Δίκτυα Θεωρία

Transcript

1 Δίκτυα Θεωρία Κεφάλαιο 1 1. Ποια είναι τα επίπεδα που χρησιμοποιεί το μοντέλο αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (OSI); i. Φυσικό Επίπεδο ii. επίπεδο Ζεύξης ή Σύνδεσης Δεδομένων iii. επίπεδο Δικτύου iv. επίπεδο Μεταφοράς v. επίπεδο Συνόδου vi. επίπεδο Παρουσίασης vii. επίπεδο Εφαρμογής 2. Τι γνωρίζετε για το δίκτυο ARPANET; Το δίκτυο ARPANET ήταν ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων που χρηματοδοτήθηκε από το υπουργείο άμυνας των Η.Π.Α. στα τέλη της δεκαετίας του '60. Από την αρχή κύριος στόχος του ήταν η δυνατότητα να συνδέονται μαζί πολλαπλά διαφορετικά συστήματα και δίκτυα με διαφανή τρόπο. Έμφαση επίσης δόθηκε στη δυνατότητα του δικτύου να παραμένει λειτουργικό ακόμη κι αν μεγάλα τμήματά του έβγαιναν εκτός λειτουργίας. Το 1983 χρησιμοποίησε τα πρωτόκολλα TCP/IP ως βασικά και σταδιακά εξελίχθηκε στο γνωστό μας Internet. 3. Τι γνωρίζετε για τη Μεταγωγή Πακέτων; Η λέξη μεταγωγή προέρχεται από το ρήμα μετάγω που σημαίνει μεταφέρω ή μετακινώ. Ένα δίκτυο που περιγράφεται ως μεταγωγής πακέτων μεταδίδει την χρήσιμη πληροφορία αφού πρώτα την κόψει σε μικρότερα κομμάτια (πακέτα) καθένα από τα οποία περνάει από μια σειρά ενδιάμεσων σταθμών (κόμβων) μέχρι να φτάσει στον προορισμό του. Το ενδιαφέρον εδώ είναι ότι οι ενδιάμεσοι σταθμοί είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους με πολλούς τρόπους (υπάρχουν περισσότερες από μία διαδρομές για να πάμε από ένα σημείο Α σε ένα Β). Εκτός από την μεταγωγή πακέτων, υπάρχει και η μεταγωγή κυκλώματος η οποία χρησιμοποιείται για τις τηλεφωνικές συνομιλίες στο κλασικό τηλεφωνικό δίκτυο.

2 Στη μεταγωγή κυκλώματος ο αποστολέας και ο παραλήπτης συνδέονται απευθείας με μια γραμμή (αγωγό), τυπικά μόνο για όση διάρκεια κρατάει η επικοινωνία. Για παράδειγμα, όταν παίρνουμε ένα τηλέφωνο το τηλεφωνικό κέντρο συνδέει απευθείας (με φυσικό κύκλωμα) την τηλεφωνική μας συσκευή με αυτή που καλούμε. Δεν υπάρχουν ενδιάμεσοι σταθμοί και η επικοινωνία ξεκινά με την εγκαθίδρυση της σύνδεσης (όταν ο συνομιλητής μας σηκώσει το ακουστικό!) Στο τέλος της συνομιλίας μας το τηλεφωνικό κέντρο αποσυνδέει το κύκλωμα το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άλλη σύνδεση. Προφανώς στη μεταγωγή κυκλώματος κάθε σύνδεση μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για μια συνομιλία, ενώ στη μεταγωγή πακέτων οι ενδιάμεσοι κόμβοι μπορούν να δρομολογούν πακέτα που προέρχονται από διαφορετικούς αποστολείς και κατευθύνονται σε διαφορετικούς παραλήπτες. Όπως θα δούμε παρακάτω, το πακέτο περιέχει τις πληροφορίες που χρειάζεται ο κόμβος για να το στείλει στον προορισμό του. 4. Ποια είναι τα επίπεδα που χρησιμοποιεί το δίκτυο ARPANET-μοντέλο δικτύωσης TCP/IP; Χρησιμοποιεί διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική καθορίζοντας μόνο τέσσερα (4) επίπεδα-στρώματα περιγράφοντας με λεπτομέρεια και αναπτύσσοντας πρωτόκολλα για τα τρία ανώτερα, τα οποία ονομάζει: i. Εφαρμογής (αντιστοιχεί στα Εφαρμογής, Παρουσίασης και Συνόδου του OSI), ii. Μεταφοράς (αντιστοιχεί στο Μεταφοράς του OSI), iii. Διαδικτύου (αντιστοιχεί στο Δικτύου του OSI) και iv. Ζεύξης ή πρόσβασης δικτύου ή διεπαφή δικτύου. 5. Γιατί το μοντέλο ονομάστηκε TCP/IP; Επειδή τα σημαντικότερα πρωτόκολλα είναι το TCP στο επίπεδο Μεταφοράς και το IP στο επίπεδο Διαδικτύου, το μοντέλο ονομάστηκε TCP/IP και περιγράφεται στο έγγραφο RFC1122 και RFC1123. Μερικές φορές αναφέρεται και ως μοντέλο DoD. 6. Τι γνωρίζετε για τα RFC; Είναι έγγραφα του IETF που περιγράφουν (συνήθως προτείνουν) μεθόδους, συμπεριφορές, αποτελέσματα έρευνας ή καινοτομίες με εφαρμογή στο

3 Διαδίκτυο και στα διασυνδεδεμένα με αυτό συστήματα. Τα περισσότερα υιοθετούνται ως πρότυπα και τυποποιήσεις του Διαδικτύου. 7. Τι προδιαγράφει το έγγραφο RFC1122; Παρότι το έγγραφο RFC1122 προδιαγράφει τέσσερα (4) επίπεδα-στρώματα, στη βιβλιογραφία χρησιμοποιούνται, από τους περισσότερους ειδικούς, πέντε (4+1) στρώματα. Στη θέση του στρώματος Διεπαφής Δικτύου του TCP/IP χρησιμοποιούνται τα δύο πρώτα στρώματα όπως περιγράφονται στο μοντέλο του OSI, το επίπεδο Ζεύξης Δεδομένων και το Φυσικό. 8. Τι γνωρίζετε για το Επίπεδο Πρόσβασης (Διεπαφής) Δικτύου; Το μοντέλο TCP/IP δεν αναφέρει πολλά για το τι συμβαίνει εδώ, εκτός από το ότι ο υπολογιστής (host) πρέπει να συνδεθεί με το δίκτυο χρησιμοποιώντας κάποιο πρωτόκολλο ώστε να μπορεί να στέλνει πακέτα IP σε αυτό. Έτσι συνηθίζεται στη θέση του να χρησιμοποιούνται τα δυο κατώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI, το i. Φυσικό και το ii. Ζεύξης Δεδομένων. 9. Τι γνωρίζετε για το Επίπεδο Διαδικτύου; Ισχύει ό,τι και στο 3ο επίπεδο του OSI (παρέχει δηλαδή τη λογική διευθυνσιοδότηση με ενιαίο και μοναδικό τρόπο για όλη την έκταση των διασυνδεμένων μεταξύ τους δικτύων. Φροντίζει ώστε πακέτα διαφόρων μεγεθών να μπορούν να παραδοθούν από τον αποστολέα στον τελικό κόμβο του παραλήπτη διασχίζοντας όλους τους ενδιάμεσους κόμβους και δίκτυα, που ενδεχομένως μεσολαβούν μέχρι τον τελικό προορισμό. Έργο του είναι η εύρεση της κατάλληλης διαδρομής και παράδοση του πακέτου δεδομένων στον τελικό κόμβο η οποία χαρακτηρίζεται ως δρομολόγηση) με τη διαφορά ότι το επίπεδο Διαδικτύου του TCP/IP παρέχει μόνο υπηρεσία χωρίς σύνδεση. Έτσι δρομολογεί ανεξάρτητα πακέτα στον προορισμό τους και η παράδοση των πακέτων στο επίπεδο Διαδικτύου δεν είναι εγγυημένα αξιόπιστη. Μπορεί να φτάσουν στον προορισμό με διαφορετική σειρά, με λάθη, ή το ίδιο πακέτο περισσότερες φορές. Είναι δουλειά των ανώτερων επιπέδων να μεριμνήσουν για αυτά τα ζητήματα. Το βασικό πρωτόκολλο αυτού του επιπέδου είναι το πρωτόκολλο Διαδικτύου (Internet Protocol) IP. 10. Τι γνωρίζετε για το Επίπεδο Μεταφοράς;

4 Ισχύει γενικά ό,τι και στο 4ο επίπεδο του OSI (παρέχει δηλαδή όλες τις λειτουργίες και τα μέσα που απαιτούνται ώστε να επιτευχθεί μια από άκρο σε άκρο επικοινωνία μεταξύ προγραμμάτων ή διεργασιών, εξασφαλίζοντας το επιθυμητό επίπεδο ποιότητας υπηρεσίας. Η ποιότητα της υπηρεσίας περιλαμβάνει τις απαιτήσεις για την καθυστέρηση αποκατάστασης επικοινωνίας, την πιθανότητα απώλειας της σύνδεσης, τον επιτυγχανόμενο ρυθμό διακίνησης, το βαθμό προτεραιότητας και την ασφάλεια). Tο επίπεδο μεταφοράς του TCP/IP μπορεί να παρέχει, μέσω διαφορετικών πρωτοκόλλων, υπηρεσίες προσανατολισμένες σε σύνδεση ή χωρίς σύνδεση. Οι υπηρεσίες με σύνδεση βασίζονται σε λογικές συνδέσεις οι οποίες αποκαθίστανται, διατηρούνται μεταφέροντας δεδομένα και τερματίζονται. Σε αυτές τις συνδέσεις παρέχεται αξιοπιστία στην επικοινωνία με τον έλεγχο ροής, τον τεμαχισμό, την αρίθμηση και την επανασύνθεση των μηνυμάτων με τη σωστή σειρά και τον έλεγχο/διόρθωση των σφαλμάτων. Υπηρεσίες με σύνδεση παρέχει το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης (Transmission Control Protocol) TCP. Στις υπηρεσίες χωρίς σύνδεση ή ασυνδεσμικές, δεν υπάρχει η έννοια της λογικής σύνδεσης ούτε παρέχεται αξιοπιστία. Είναι όμως απλούστερες και χωρίς πολλές καθυστερήσεις. Τέτοιες υπηρεσίες παρέχει το πρωτόκολλο αυτοδύναμων πακέτων χρήστη (User Datagram Protocol) UDP. 11. Τι γνωρίζετε για το Επίπεδο Εφαρμογής; Περιλαμβάνει όλα τα πρωτόκολλα των γνωστών υπηρεσιών του Διαδικτύου όπως απομακρυσμένη σύνδεση τερματικού (TELNET), μεταφορά αρχείων (FTP), ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (SMTP/ POP3/ IMAP), τα νεώτερα DNS για την αντιστοίχηση ονομάτων υπολογιστών με τις διευθύνσεις τους στο δίκτυο, το πρωτόκολλο μεταφοράς ιστοσελίδων του World Wide Web (HTTP) και πολλά άλλα. 12. Τι περιλαμβάνει το Φυσικό Επίπεδο σε ένα τοπικό δίκτυο τεχνολογίας Ethernet - TCP/IP; Ό,τι έχει να κάνει με σήματα, καλώδια, συνδετήρες ανήκει σαφώς στο φυσικό επίπεδο. 13. Τι περιλαμβάνει το Επίπεδο Πρόσβασης Δικτύου σε ένα τοπικό δίκτυο τεχνολογίας Ethernet - TCP/IP;

5 i. τα καλώδια διασύνδεσης, τους συνδετήρες, υποδοχές (πρίζες δικτύου), ii. κάρτες δικτύου, iii. παθητικό δικτυακό εξοπλισμό όπως υλικό διαχείρισης και συγκέντρωσης καλωδίων, iv. επαναλήπτες, v. μεταγωγείς κτλ, όχι όμως δρομολογητές (routers). Επιπλέον, και οι οδηγοί (drivers) των καρτών/ελεγκτών δικτύου εντάσσονται στο ίδιο επίπεδο, το 2ο του OSI. 14. Τι περιλαμβάνουν τα ανώτερα επίπεδα σε ένα τοπικό δίκτυο τεχνολογίας Ethernet - TCP/IP; Από εκεί και πάνω όλα υλοποιούνται με λογισμικό. Τα επίπεδα Διαδικτύου και Μεταφοράς αποτελούν μέρος του λειτουργικού συστήματος, κυρίως του πυρήνα. Όλες οι δικτυακές εφαρμογές οι οποίες χρησιμοποιούν το δίκτυο για την αποθήκευση, ανάκτηση ή διακίνηση δεδομένων όπως τα προγράμματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, πλοήγησης ιστοτόπων, μεταφοράς αρχείων κ.λπ. ανήκουν στο επίπεδο εφαρμογής. 15. Εξηγήστε τη διαφορά ενός επαναλήπτη από έναν μεταγωγέα. i. Επαναλήπτης: Λειτουργεί στο Φυσικό Επίπεδο αναπλάθει τα σήματα και επεκτείνει το μέσο μετάδοσης συνδέει τμήματα καλωδίου του ίδιου τύπου δικτύου μεταδίδει τα εισερχόμενα σήματα σε όλες τις εξόδους τους απομονώνει σταθμούς που έχουν πρόβλημα μόνο ένας σταθμός μπορεί να εκπέμψει κάθε φορά LAN 10 Mbps, η συνολική χωρητικότητα των σταθμών είναι 10 Mbps. ii. Μεταγωγέας: Λειτουργεί στο Επίπεδο Σύνδεσης Δεδομένων τα εισερχόμενα σήματα μετάγονται στην κατάλληλη έξοδο πολλοί σταθμοί μπορούν να εκπέμπουν ταυτόχρονα εύκολη κλιμάκωση LAN 10 Mbps, κάθε σταθμός έχει στη διάθεση του 10 Mbps. 16. Πως γίνεται η επικοινωνία αποστολή δεδομένων στη διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική ενός δικτύου;

6 Κάθε επίπεδο επικοινωνεί με το αντίστοιχο ομότιμό του, χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο του ίδιου επιπέδου. Η λειτουργία αυτή όμως, εκτελείται έμμεσα καθώς κάθε επίπεδο έχει δυνατότητα άμεσης επικοινωνίας μόνο με τα γειτονικά του, μέσω της διεπαφής τους. Έτσι κατά την αποστολή δεδομένων από τη μια εφαρμογή στην απομακρυσμένη, τα δεδομένα προωθούνται από το κάθε επίπεδο προς τα κάτω, στο αμέσως κατώτερο. Κάθε επίπεδο προσθέτει στα δεδομένα πληροφορίες ελέγχου για το αντίστοιχο, απέναντι, επίπεδο ώστε να εξασφαλίσει την επιτυχή παράδοσή τους. 17. Τι γνωρίζετε για την Επικεφαλίδα; Οι πληροφορίες ελέγχου προστίθενται μπροστά από τα δεδομένα που πρόκειται να αποσταλούν και ονομάζονται επικεφαλίδα. Ορισμένα επίπεδα προσθέτουν πληροφορίες και στο τέλος των δεδομένων (όπως το 2ο επίπεδο του OSI) με σκοπό να εξασφαλιστεί η αναγνώριση σφαλμάτων κατά τη μετάδοση στο φυσικό μέσο. 18. Τι γνωρίζετε για την Ενθυλάκωση; Κάθε επίπεδο χειρίζεται την πληροφορία που λαμβάνει από το ανώτερό του ως δεδομένα και προσθέτει μπροστά τους τη δική του επικεφαλίδα. Η προσθήκη σαν περίβλημα των πληροφοριών ελέγχου στα δεδομένα ονομάζεται ενθυλάκωση. 19. Ποια είναι η βασική μονάδα πληροφορίας του πρωτοκόλλου κάθε επιπέδου στο μοντέλο του TCP/IP; i. Επίπεδο Εφαρμογής: Δεδομένα (data) ii. Επίπεδο Μεταφοράς: Τμήμα/Πακέτο (Segment/Packet) iii. Επίπεδο Διαδικτύου: Αυτοδύναμο Πακέτο (Datagram) iv. Επίπεδο Ζεύξης Δεδομένων: Πλαίσιο (Frame) v. Φυσικό Επίπεδο: Δυαδικά Ψηφία Σύμβολα (Bits Symbols) 20. Ποια είναι η διαδικασία της ενθυλάκωσης στο μοντέλο του TCP/IP; i. Επίπεδο Εφαρμογής: [Δεδομένα] ii. Επίπεδο Μεταφοράς: [Κεφαλίδα TCP/UDP][Δεδομένα] iii. Επίπεδο Διαδικτύου: [Κεφαλίδα IP][Κεφαλίδα TCP/UDP][Δεδομένα]

7 iv. Επίπεδο Ζεύξης Δεδομένων: [Κεφαλίδα Πλαισίου][Κεφαλίδα IP][Κεφαλίδα TCP/UDP][Δεδομένα][FCS] v. Φυσικό Επίπεδο: Πως τοποθετείται ένα «πακέτο» ανωτέρου επιπέδου σε ένα «πακέτο» του αμέσως κατωτέρου επιπέδου; Παρατηρώντας τη συγκεκριμένη διαδικασία στη διεπαφή του επιπέδου διαδικτύου με το ζεύξης δεδομένων, ένα αυτοδύναμο πακέτο του επιπέδου διαδικτύου τοποθετείται μέσα, δηλαδή ενθυλακώνεται σε ένα πλαίσιο του επιπέδου ζεύξης δεδομένων καθώς περικλείεται ανάμεσα στην επικεφαλίδα και στην ακολουθία ελέγχου του πλαισίου(fcs). Με απλά λόγια ένα πακέτο ανωτέρου επιπέδου τοποθετείται, ως δεδομένα, μέσα σε ένα πακέτο του αμέσως κατωτέρου επιπέδου. 22. Τι γνωρίζετε για τις πληροφορίες ελέγχου; Οι πληροφορίες ελέγχου που προστίθενται κατά τη διαδικασία ελέγχου είναι κυρίως διευθύνσεις, χαρακτήρες ελέγχου σφαλμάτων ή άλλοι χαρακτήρες ελέγχου και συγχρονισμού. 23. Τι γνωρίζετε για τα δυαδικά ψηφία του Φυσικού Επιπέδου; Στο φυσικό επίπεδο, οι άσοι και τα μηδενικά που απαρτίζουν το πλαίσιο, μετατρέπονται σε σήματα κατάλληλα για το φυσικό μέσο. 24. Τι συμβαίνει κατά τη λήψη των δεδομένων από τον απομακρυσμένο παραλήπτη; Κατά τη λήψη των δεδομένων συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία. Κάθε επίπεδο, αφαιρεί τις πληροφορίες ελέγχου που αφορούν το ίδιο και προωθεί τα δεδομένα στο ανώτερό του. 25. Πως υλοποιείται η διαδικασία της ενθυλάκωσης στην αλληλογραφία μέσω ταχυδρομείου; Δεδομένα -> Μήνυμα - Γράμμα i. Χρήστης - Αποστολέας: [Διεύθυνση Αποστολέα - Παραλήπτη][Μήνυμα - Γράμμα] ->Φάκελος ii. Ταχυδρομικό Γραφείο: iii. Ταχυδρομικός Σάκος: iv. Ταχυδρομικό Φορτηγό:

8 v. Κεντρικό Τμήμα Διαλογής Αλληλογραφίας 26. Το ταχυδρομικό γραμματοκιβώτιο έξω από το ταχυδρομικό γραφείο στο οποίο οι ενδιαφερόμενοι ρίχνουν τα γράμματα που θέλουν να στείλουν, σε ποιο στοιχείο ενός διαστρωματωμένου μοντέλου αντιστοιχεί; Ανήκει στη Διεπαφή μεταξύ δυο επιπέδων [Αποστολέα και Ταχυδρομικό Γραφείο]. 27. Τι προσφέρει ο ταχυδρομικός διανομέας στον παραλήπτη; Προσφέρει Υπηρεσία.