Δίκτυα Υπολογιστών Βασικές Αρχές Δικτύωσης Ευάγγελος Παπαπέτρου Τμ Μηχ Η/Υ & Πληροφορικής, Παν Ιωαννίνων ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 1 / 36
Διάρθρωση 1 Βασικές Έννοιες Δικτύωσης 2 Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου 3 Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα 4 Δικτύωση: συνολική θεώρηση 5 Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 2 / 36
Βασικές Έννοιες Δικτύωσης Διάρθρωση 1 Βασικές Έννοιες Δικτύωσης 2 Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου 3 Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα 4 Δικτύωση: συνολική θεώρηση 5 Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 3 / 36
Βασικές Έννοιες Δικτύωσης Ένας απλός ορισμός Δίκτυο Υπολογιστών (πρώτος ορισμός) Ένα σύνολο από δύο ή παραπάνω υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι μεταξύ τους με ένα ή παραπάνω φυσικά μέσα Οι υπολογιστές καλούνται κόμβοι (nodes) κόμβος του δικτύου μπορεί να είναι κάθε είδους υπολογιστής ή τερματικό κάθε κόμβος προσδιορίζεται από τουλάχιστον μια αλφαριθμητική τιμή που καλείται διεύθυνση Κάθε φυσικό μέσο καλείται ζεύξη, σύνδεσμος (link) ή κανάλι πχ οπτική ίνα, ομοαξωνικό καλώδιο Οι κόμβοι και οι σύνδεσμοι αποτελούν τους πόρους (resources) του δικτύου ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 4 / 36
Βασικές Έννοιες Δικτύωσης Point-to-point και Full Mesh δικτύωση Απλούστερος τρόπος σύνδεσης: απευθείας σύνδεση δύο κόμβων (point-to-point connection) Για τη σύνδεση N κόμβων απαιτούνται N(N 1)/2 σύνδεσμοι το δίκτυο αυτό καλείται full mesh δίκτυο ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 5 / 36
Βασικές Έννοιες Δικτύωσης Δικτύωση με Κοινοχρησία πόρων (1/2) Η full mesh δικτύωση δεν είναι κατάλληλη για μεγάλης κλίμακας ή και παγκόσμια δίκτυα λόγω οικονομικών, τεχνολογικών αλλά και φυσικών περιορισμών Κλιμάκωση Η ιδιότητα ενός δικτύου να μεγαλώνει και η λειτουργία του να παραμένει αποδοτική και συμφέρουσα Οικονομικοί, τεχνολογικοί και φυσικοί περιορισμοί: τεράστιο οικονομικό κόστος εξαιτίας του πλήθους των απαιτούμενων συνδέσμων κάθε υπολογιστής πρέπει να διαχειρίζεται πολύ μεγάλο πλήθος συνδέσμων το κόστος ενός συνδέσμου αυξάνει μη γραμμικά με το μήκος του δεν είναι εφικτή (τουλάχιστον μέχρι σήμερα) η κατασκευή φυσικών μέσων με πολύ μεγάλο μήκος ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 6 / 36
Βασικές Έννοιες Δικτύωσης Δικτύωση με Κοινοχρησία πόρων (2/2) Απαιτήσεις για αποδοτικότερη δικτύωση: μείωση του πλήθους αλλά και του μήκους των συνδέσμων ορισμένοι κόμβοι του δικτύου θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν για τη διασύνδεση Συμπέρασμα: Έμμεση συνδεσιμότητα με τη βοήθεια συνεργαζόμενων κόμβων Προϋπόθεση: Από κοινού χρήση των πόρων του συστήματος (συνδέσμων και κόμβων) Κοινοχρησία πόρων Η από κοινού χρήση των πόρων (κόμβων και συνδέσμων) είναι προϋπόθεση ώστε ένα δίκτυο να είναι κλιμακώσιμο (scalable) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 7 / 36
Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου Διάρθρωση 1 Βασικές Έννοιες Δικτύωσης 2 Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου 3 Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα 4 Δικτύωση: συνολική θεώρηση 5 Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 8 / 36
Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου Κοινόχρηστος σύνδεσμος Βασική ιδέα: δικτύωση με τη χρήση ενός και μόνο κοινόχρηστου συνδέσμου κάθε κόμβος προσπαθεί να αποκτήσει πρόσβαση στον κοινό σύνδεσμο δηλαδή να είναι ο μοναδικός κόμβος που θα χρησιμοποιήσει το σύνδεσμο Όταν ένας κόμβος αποκτήσει πρόσβαση μπορεί να επικοινωνήσει με έναν άλλο κόμβο άμεσα με την απλή μετάδοση της πληροφορίας η επικοινωνία αυτή ονομάζεται επικοινωνία ενός άλματος (1-hop) Τα δίκτυα αυτού του τύπου ονομάζονται δίκτυα άμεσου συνδέσμου (direct link) ή δίκτυα κοινού μέσου ή δίκτυα πολλαπλής πρόσβασης (multiple access) ή δίκτυα μετάδοσης (transmission networks) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 9 / 36
Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου Τοπολογίες και φυσικά μέσα Υπάρχουν διαφορετικά είδη δικτύων άμεσου συνδέσμου ανάλογα με: το είδος του συνδέσμου που χρησιμοποιείται πχ ομοαξωνικό καλώδιο, οπτική ίνα, ασύρματo κανάλι τον τρόπο σύνδεσης των κόμβων (τοπολογία) πχ τοπολογία αρτηρίας (bus topology), δακτύλιος (ring), κλπ ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 10 / 36
Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου Μειονεκτήματα και περιορισμοί Τα δίκτυα άμεσου συνδέσμου υπόκεινται σε σημαντικούς τεχνολογικούς και φυσικούς περιορισμούς Σημαντικότεροι περιορισμοί: το πλήθος των κόμβων που μπορεί να συνδεθεί σε ένα σύνδεσμο είναι περιορισμένο όσο περισσότεροι κόμβοι συνδέονται τόσο υποβαθμίζεται η αποδοτικότητα του δικτύου τα δίκτυα αυτής της κατηγορίας έχουν περιορισμένη γεωγραφική έκταση η ισχύς του σήματος που μεταφέρει την πληροφορία μειώνεται με την απόσταση και επομένως το μέγιστο μήκος ενός συνδέσμου είναι περιορισμένο Συμπέρασμα Τα δίκτυα άμεσου συνδέσμου δεν καλύπτουν όλες τις ανάγκες δικτύωσης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 11 / 36
Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα Διάρθρωση 1 Βασικές Έννοιες Δικτύωσης 2 Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου 3 Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα 4 Δικτύωση: συνολική θεώρηση 5 Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 12 / 36
Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα Κοινόχρηστος κόμβος Βασική ιδέα: δικτύωση με βάση την από κοινού χρήση των υπηρεσιών και των πόρων ενός κόμβου ο κόμβος που προσφέρει τις υπηρεσίες δικτύωσης ονομάζεται μεταγωγέας (switch) οι κόμβοι των χρηστών ονομάζονται υπολογιστές υπηρεσίας (hosts) Οι υπολογιστές υπηρεσίας δεν επικοινωνούν άμεσα μεταξύ τους Ο μεταγωγέας λαμβάνει την πληροφορία από τον σύνδεσμο του host που μεταδίδει και τη μεταβιβάζει στο σύνδεσμο του host προορισμού η διαδικασία ονομάζεται μεταγωγή πληροφορίας ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 13 / 36
Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα Δίκτυο Μεταγωγής Ένας μεταγωγέας προσφέρει δικτύωση σε περιορισμένο αριθμό υπολογιστών υπηρεσίας Πολλοί μεταγωγείς μπορούν να διασυνδεθούν ώστε να υποστηριχθεί μεγάλο πλήθος υπολογιστών υπηρεσίας το σχηματιζόμενο δίκτυο ονομάζεται δίκτυο μεταγωγής Σε ένα δίκτυο μεταγωγής η επικοινωνία των υπολογιστών υπηρεσίας επιτυγχάνεται σε παραπάνω από ένα άλμα (multihop communication) οι μεταγωγείς μεταφέρουν την πληροφορία από σύνδεσμο σε σύνδεσμο Κοινόχρηστοι πόροι Σε ένα δίκτυο μεταγωγής οι κοινόχρηστοι πόροι είναι οι μεταγωγείς και οι σύνδεσμοι που τους συνδέουν ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 14 / 36
Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα Είδη μεταγωγής Τα σημαντικότερα είδη μεταγωγής είναι: μεταγωγή κυκλώματος μεταγωγή πακέτου Mεταγωγή κυκλώματος (circuit switching) οι μεταγωγείς εγκαθιδρύουν ένα κύκλωμα αποκλειστικής χρήσης μεταξύ των υπολογιστών υπηρεσίας που επικοινωνούν η πληροφορία μεταφέρεται με τη μορφή ακολουθίας bit (bitstream) Μεταγωγή πακέτου (packet switching) η πληροφορία μεταφέρεται σε διακριτά τμήματα (πακέτα ή μηνύματα) όταν ένας μεταγωγέας λάβει ένα πακέτο από κάποιο σύνδεσμο, το αποθηκεύει και το προωθεί στον κατάλληλο σύνδεσμο (store-and-forward) Μεταγωγή πακέτου vs Μεταγωγή κυκλώματος Το δίλλημα της επιλογής τεχνικής μεταγωγής είναι ισοδύναμο με το δίλλημα αποδοτικότητα vs αξιοπιστία ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 15 / 36
Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα Επικοινωνία πολλών αλμάτων και δρομολόγηση Σε πολλά δίκτυα μεταγωγής υπάρχουν πολλές εναλλακτικές διαδρομές μεταξύ δύο υπολογιστών υπηρεσίας Η επιλογή της διαδρομής είναι σημαντική για την αποδοτικότερη αξιοποίηση των πόρων του δικτύου Δρομολόγηση Η διαδικασία κατά την οποία αποφασίζεται η διαδρομή για την επικοινωνία δύο υπολογιστών υπηρεσίας Στην περίπτωση αυτή οι μεταγωγείς ονομάζονται δρομολογητές (routers) ένας δρομολογητής εξακολουθεί να υλοποιεί τη μεταγωγή ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 16 / 36
Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα Διαδίκτυα Example Τα δίκτυα μεταγωγής ή άμεσου συνδέσμου μπορούν να συνδεθούν με τη χρήση δρομολογητών για να υλοποιήσουν ένα διαδίκτυο Οι σημαντικότεροι λόγοι για τη δημιουργία διαδικτύων είναι: η δικτύωση ετερογενών (ως προς τον τύπο και την τεχνολογία) δικτύων η δικτύωση σε μεγαλύτερη κλίμακα και γεωγραφική έκταση Διαδικτύωση τριών δικτύων: δίκτυο IEEE 8023 (δίκτυο άμεσου συνδέσμου - τοπολογία αρτηρίας) δίκτυο FDDI (δίκτυο άμεσου συνδέσμου - τοπολογία δακτυλίου) δίκτυο μεταγωγής ΑΤΜ ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 17 / 36
Δικτύωση: συνολική θεώρηση Διάρθρωση 1 Βασικές Έννοιες Δικτύωσης 2 Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου 3 Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα 4 Δικτύωση: συνολική θεώρηση 5 Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 18 / 36
Δικτύωση: συνολική θεώρηση Δίκτυο Υπολογιστών: ένας νέος ορισμός Κάθε τύπος δικτύωσης (άμεσου συνδέσμου, δίκτυα μεταγωγής, διαδίκτυα) περιγράφει μια μεθοδολογία διασύνδεσης υπολογιστών Ο συνδυασμός αυτών των μεθοδολογιών διασύνδεσης δημιουργεί επίσης ένα δίκτυο Δίκτυο Υπολογιστών (αναδρομικός ορισμός) Ένα σύνολο από δύο ή παραπάνω υπολογιστές ή δίκτυα που είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους με ένα ή παραπάνω φυσικά μέσα και δρομολογητές/μεταγωγείς Παρατήρηση Ένα δίκτυο εξακολουθεί να είναι ένα σύνολο από υπολογιστές (υπηρεσίας και δρομολογητές) που στο κατώτερο επίπεδο συνδέονται με συνδέσμους (φυσικά μέσα) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 19 / 36
Δικτύωση: συνολική θεώρηση Δικτύωση: κέρδη και ανταλλάγματα Κέρδος: Οι τεχνικές δικτύωσης επιτρέπουν να επιτύχουμε οικονομική και τεχνολογικά εφικτή διασύνδεση υπολογιστών οι απαιτούμενοι σύνδεσμοι μειώνονται και δεν απαιτείται πλήρης διασύνδεση (mesh vs full mesh topology) Αντάλλαγμα: πρέπει να σχεδιαστούν αποδοτικά πρωτόκολλα για την από κοινού χρήση των πόρων του δικτύου ως πόροι λογίζονται οι σύνδεσμοι και οι δρομολογητές/μεταγωγείς (επεξεργαστική ισχύς, μνήμη, κλπ) vs ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 20 / 36
Δικτύωση: συνολική θεώρηση Δίκτυα και γεωγραφική έκταση Οι τεχνικές δικτύωσης πέρα από την αποδοτικότητα εξασφαλίζουν και τη διασύνδεση υπολογιστών σε μεγάλη γεωγραφική έκταση Υπάρχει άμεση συσχέτιση της τεχνικής δικτύωσης και της γεωγραφικής έκτασης Με βάση τη γεωγραφική έκταση τα δίκτυα διακρίνονται σε: τοπικά δίκτυα (Local Area Networks-LAN): συνήθως δίκτυα άμεσου συνδέσμου που εκτείνονται σε μερικές εκατοντάδες μέτρα μητροπολιτικά δίκτυα (Metropolitan Area Networks-MAN): δίκτυα μεταγωγής και σπανιότερα άμεσου συνδέσμου με έκταση που η τάξη μεγέθους είναι ίδια με αυτή μιας πόλης δίκτυα ευρείας περιοχής (Wide Area Networks-WAN): δίκτυα μεταγωγής και διαδίκτυα με παγκόσμια κάλυψη ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 21 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Διάρθρωση 1 Βασικές Έννοιες Δικτύωσης 2 Δίκτυα Άμεσου Συνδέσμου 3 Δίκτυα Μεταγωγής και Διαδίκτυα 4 Δικτύωση: συνολική θεώρηση 5 Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 22 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Σχεδίαση Δικτύων Ένα δίκτυο πρέπει να: παρέχει υπηρεσίες δικτύωσης σε μεγάλο αριθμό υπολογιστών προσφέρει υπηρεσίες δικτύωσης με ετερόκλητα χαρακτηριστικά ώστε να υποστηρίζει διαφορετικές εφαρμογές επιτυγχάνει αποδοτική και οικονομική (cost-effective) δικτύωση Παράλληλα, ένα δίκτυο θα πρέπει να εξελίσσεται ώστε να: προσφέρει υπηρεσίες δικτύωσης σε νέες εφαρμογές (πχ p2p file sharing applications) υποστηρίζει νέους τύπους δικτύωσης (πχ ασύρματη δικτύωση, δικτύωση σε κινητούς χρήστες) εκμεταλλεύεται νέες και βελτιωμένες τεχνολογίες Η σχεδίαση ενός δικτύου είναι μια διαδικασία με υψηλή πολυπλοκότητα ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 23 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Διαστρωμάτωση (1/2) Προσέγγιση για μείωση σχεδιαστικής πολυπλοκότητας: Αυτόνομη σχεδίαση και ανάπτυξη των επιμέρους μηχανισμών του δικτύου Εργαλείο: χρήση αφαιρέσεων (abstractions) για την περιγραφή των επιμέρους μηχανισμών Κάθε αφαίρεση θα πρέπει να: είναι ανεξάρτητη από τις άλλες αφαιρέσεις αποκρύπτει τις λεπτομέρειες υλοποίησης ενός μηχανισμού καθορίζει τις υπηρεσίες που ο μηχανισμός προσφέρει για χρήση από τους άλλους μηχανισμούς ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 24 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Διαστρωμάτωση (2/2) Στα συστήματα δικτύων η εξάρτηση των μηχανισμών οδηγεί στη διαστρωμάτωση (layering) των αφαιρέσεων κάθε αφαίρεση καλείται επίπεδο Το πλήθος των επιπέδων καθορίζεται από τον ίδιο το σχεδιαστή του δικτύου Πλεονεκτήματα διαστρωμάτωσης: μείωση της σχεδιαστικής πολυπλοκότητας ευελιξία στις σχεδιαστικές αλλαγές (επαναχρησιμοποίηση μηχανισμών) Μειονεκτήματα διαστρωμάτωσης: μη βέλτιστη λύση ως προς την αποδοτικότητα του δικτύου η ανεξαρτησία των επιπέδων είναι μια υπεραπλούστευση ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 25 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Πρωτόκολλα και γραφήματα πρωτοκόλλων (1/2) Πρωτόκολλο Το σύνολο των κανόνων που υλοποιούν έναν ή περισσότερους μηχανισμούς ενός επιπέδου και παρέχουν μια υπηρεσία επικοινωνίας Κάθε πρωτόκολλο ορίζει: μια διασύνδεση υπηρεσίας (service interface):το σύνολο των λειτουργιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από ανώτερα επίπεδα στον ίδιο υπολογιστή μια ομότιμη διασύνδεση (peer interface):η μορφή και το νόημα των μηνυμάτων που ανταλλάσουν δύο ομότιμα πρωτόκολλα σε δύο διαφορετικούς υπολογιστές ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 26 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Πρωτόκολλα και γραφήματα πρωτοκόλλων (2/2) Κάθε επίπεδο μπορεί να αποτελείται από παραπάνω από ένα πρωτόκολλα Η διασύνδεση των πρωτοκόλλων αναπαρίσταται με ένα γράφημα πρωτοκόλλων (protocol graph) Μια εφαρμογή χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες της στοίβας πρωτοκόλλων (protocol stack) Αρχιτεκτονική Δικτύου (Network Architecture) Το σύνολο των κανόνων που ρυθμίζουν τη μορφή και το περιεχόμενο ενός γραφήματος πρωτοκόλλων ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 27 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Ενθυλάκωση (1/3) Σε ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτου οι εφαρμογές παράγουν δεδομένα σε τμήματα που ονομάζονται μηνύματα (messages) Κάθε πρωτόκολλο εισάγει στο μήνυμα μια κεφαλίδα (header) η κεφαλίδα περιέχει οδηγίες προς το ομότιμο πρωτόκολλο σχετικά με τη διαχείρηση του μηνύματος σε μερικές περιπτώσεις οι πληροφορίες εισάγονται στο τέλος του μηνύματος και καλούνται επίμετρο (trailer) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 28 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Ενθυλάκωση (2/3) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 29 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Ενθυλάκωση (3/3) Η παραπάνω διαδικασία ονομάζεται ενθυλάκωση (encapsulation) Το τμήμα της πληροφορίας που λαμβάνει ένα πρωτόκολλο από το ανώτερο πρωτόκολλο ονομάζεται ωφέλιμο φορτίο (payload) Προσοχή: το ωφέλιμο φορτίο περιέχει πληροφορία που το πρωτόκολλο δεν μπορεί να κατανοήσει Στον παραλήπτη υπολογιστή: κάθε επίπεδο διαβάζει την κεφαλίδα του ομότιμου πρωτοκόλλου και προωθεί το ωφέλιμο φορτίο στο ανώτερο πρωτόκολλο Ένα τμήμα δεδομένων καλείται: μήνυμα (message) στο επίπεδο της εφαρμογής πακέτο (packet) στο επίπεδο του δικτύου πλαίσιο (frame) στο επίπεδο του συνδέσμου ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 30 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Πολύπλεξη και αποπολύπλεξη Ένα πρωτόκολλο μπορεί να προσφέρει υπηρεσίες διασύνδεσης σε παραπάνω από ένα ανώτερα (στη διαστρωμάτωση) πρωτόκολλα πχ το IP προωθεί μηνύματα από τα πρωτόκολλα TCP και UDP Το πρωτόκολλο πρέπει να προωθεί μηνύματα που προέρχονται από όλα τα ανώτερα πρωτόκολλα η διαδικασία αυτή ονομάζεται πολύπλεξη Η κεφαλίδα περιέχει ένα αναγνωριστικό που καλείται κλειδί αποπολύπλεξης (demultiplexing key) το αναγνωριστικό προσδιορίζει το ανώτερο πρωτόκολλο από το οποίο προέρχεται το μήνυμα Στον παραλήπτη κόμβο: το ομότιμο πρωτόκολλο χρησιμοποιεί το κλειδί αποπολύπλεξης για να παραδώσει το μήνυμα στο σωστό πρωτόκολλο πχ το IP χρησιμοποιεί το κλειδί για να παραδώσει το μήνυμα στο UDP ή στο TCP ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 31 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Οργανισμοί Προτυποποίησης Πολλοί διεθνείς οργανισμοί δραστηριοποιούνται στην προτυποποίηση δικτυακών πρωτοκόλλων Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU-International Telecommunication Union) έκδοση συστάσεων (ITU Recommendations) για την ανάπτυξη δικτύων τρεις κλάδοι (ITU-R, ITU-T (CCITT), ITU-D) και 200 μέλη Διεθνής Οργανισμός Προτύπων (ISO-International Standards Organization) Μέλη: 89 Εθνικοί οργανισμοί (ANSI, BSI, DIN) Ίδρυμα Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IΕΕΕ-Institute of Electical & Electronics Engineers) Ομάδα Εργασίας Μηχανικών Internet (IETF-Internet Engineering Task Force) Ευρωπαϊκός Οργανισμός Τυποποίησης Τηλεπικοινωνιών (ETSI-European Telecommunications Standards Institute) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 32 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Αρχιτεκτονική OSI (1/3) Η αρχιτεκτονική του οργανισμού ISO ονομάζεται OSI (Open Systems Interconnection) και περιγράφει επτά (7) επίπεδα η προδιαγραφή OSI είναι περισσότερο ένα μοντέλο αναφοράς παρά μια αρχιτεκτονική δικτύου ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 33 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Αρχιτεκτονική OSI (2/3) Φυσικό Επίπεδο (Physical layer): διαχειρίζεται τη μετάδοση της πληροφορίας μέσα από ένα φυσικό μέσο, περιγράφει το φυσικό μέσο που χρησιμοποιείται Επίπεδο Συνδέσμου Μετάδοσης Δεδομένων (Data Link layer): καθορίζει τους κανόνες με τους οποίους χρησιμοποιείται ένα κοινό μέσο, υλοποιεί τεχνικές για την αξιόπιστη μετάδοση της πληροφορίας Επίπεδο Δικτύου (Network layer): περιγράφει τη μεταγωγή και τη δρομολόγηση πληροφορίας καθώς και τους μηχανισμούς διαχείρισης των δρομολογητών Τα τρία χαμηλότερα επίπεδα υλοποιούνται σε όλους τους κόμβους του δικτύου (υπολογιστές υπηρεσίας και δρομολογητές) ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 34 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Αρχιτεκτονική OSI (3/3) Τα υπόλοιπα επίπεδα υλοποιούνται στους υπολογιστές υπηρεσίας Επίπεδο Μεταφοράς (Transport layer): περιγράφει την αξιόπιστη επικοινωνία από διεργασία σε διεργασία, παρέχει στις εφαρμογές την διεπιφάνεια με το δίκτυο Επίπεδο Εφαρμογών (application layer): περιλαμβάνει πρωτόκολλα για την υλοποίηση δικτυακών εφαρμογών όπως πχ smtp, ftp, http, κλπ Επίπεδο Παρουσίασης (presentation layer): αφορά τη μορφοποίηση των δεδομένων ώστε να εξασφαλίζεται η σωστή αναπαράσταση ανεξάρτητα από το λειτουργικό σύστημα Επίπεδο Συνεδρίας ή συνδιάλεξης (session layer): καθορίζει τους κανόνες για την εγκαθίδρυση μιας συνδιάλεξης και το συγχρονισμό μεταξύ δύο διεργασιών ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 35 / 36
Αρχιτεκτονική Δικτύων και Μοντέλα Σχεδίασης Αρχιτεκτονική TCP/IP Η αρχιτεκτονική TCP/IP χρησιμοποιείται στο Internet Προδιαγράφονται τέσσερα (4) επίπεδα Επίπεδο Εφαρμογών: Προδιαγράφει δικτυακές εφαρμογές Αντιπροσωπευτικά πρωτόκολλα: FTP (File Transfer Protocol), SSH (Secure Shell), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), κλπ Επίπεδο Μεταφοράς: Περιγράφει την επικοινωνία των εφαρμογών μέσω του δικτύου Σημαντικότερα πρωτόκολλα: TCP (Transmission Control Protocol) και UDP (User Datagram Protocol) Επίπεδο Διαδικτύου: Περιγράφει τις βασικές δικτυακές λειτουργίες όπως πχ η δρομολόγηση Βασικό πρωτόκολλο: IP (Internet Protocol) Επίπεδο Διασύνδεσης υπολογιστή - δικτύου: Έχει ως σκοπό να περιγράψει τεχνολογίες σύνδεσης υπολογιστών στο διαδίκτυο Η αρχιτεκτονική δεν προδιαγράφει συγκεκριμένα πρωτόκολλα Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν γνωστά πρωτόκολλα όπως πχ Ethernet, IEEE 80211, FDDI, κλπ ΕΠαπαπέτρου (ΤμΜηχ Η/Υ & Πληροφορικής) ΠΛΥ606: Δίκτυα Υπολογιστών 36 / 36