WYKŁAD 2 Internet i sieci komputerowe

1. WYKŁAD 2Internet i sieci komputerowe

2. Sieci komputerowe

3. Sieci komputerowe • Sieć komputerowa jest zbiorem niezależnych systemów komputerowych połączonych liniami transmisyjnymi. • Linie transmisyjne to połączenia służące do transmisji danych pomiędzy komputerami pracującymi w sieci

4. Model odniesienia ISO/OSI • Uniwersalna i otwarta specyfikacja zadań i protokołów sieci komputerowych • Model składa się z warstw określających poszczególne zadania w sieci • Model określa jedynie funkcje każdej warstwy i oddziaływanie miedzy warstwami. Szczegóły implementacji pozostają poza strefą modelu.

5. Model odniesienia ISO/OSI • Warstwa aplikacji • Warstwa prezentacji • Warstwa sesji • Warstwa transportowa • Warstwa sieciowa • Warstwa łącza danych • Warstwa fizyczna

6. SYSTEM UŻYTKOWY SYSTEM UŻYTKOWY APLIKACJI APLIKACJI PREZENTACJI PREZENTACJI SESJI SESJI TRANSPORTOWA TRANSPORTOWA SIECIOWA SIECIOWA ŁĄCZA DANYCH ŁĄCZA DANYCH FIZYCZNA FIZYCZNA

7. Warstwa aplikacji • Cel: • Zapewnienie wiarygodności informacji i usług • Pośrednictwo w dostępie do zasobów • Składa się ze specyfikacji interfejsu łączącego aplikacje użytkowe z siecią

8. Warstwa prezentacji • Wielopoziomowa interpretacja danych na użytek warstwy aplikacji • Tłumaczenie danych (np. tłumaczenie z kodu EBCDIC na ASCII) • Definiowanie formatu danych • Definiowanie składni danych

9. Warstwa sesji • Umożliwienie aplikacjom organizacji dialogu oraz wymiany danych • Nadzór nad komunikacją między węzłami • Ustalanie kierunku przepływu danych • Ustalanie i kontrola trybu przesyłania danych • Tworzenie i zarządzanie punktami kontrolnymi • gromadzenie wszystkich danych • nadzór nad poprawnością danych • ewentualne żądania powtórzenia części transmisji

10. Warstwa transportowa • Segmentacja danych • Kontrola i zapewnienie jakości przesłanych danych • Kontrola ilości przesłanych danych • Kontrola wewnętrznej poprawności danych (suma kontrolna, bity parzystości, itp.)

11. Warstwa sieciowa • Wybór optymalnej pod względem liczby połączeń drogi przesyłania pakietu przez sieć • Wykonuje: • adresowanie • enkapsulację • routing • dekapsulację • Nie zajmuje się poprawnością przesyłanych danych (ignoruje błędne dane)

12. Warstwa łącza danych • Podział pakietów na ramki o wielkości odpowiadającej protokołom przesyłania danych • Kontrola przepływu danych i potwierdzeń otrzymania ramki • Ewentualna naprawa ramek i korekcja pracy warstwy fizycznej

13. Warstwa fizyczna • Urządzenia i przewody służące do fizycznego przemieszczenia danych • Jest odpowiedzialna za transmisję strumienia bitów między węzłami sieci. • Definiuje protokoły opisujące interfejsy fizyczne, to jest ich aspekty: mechaniczny, elektryczny, funkcjonalny i proceduralny. • Do funkcji tej warstwy należą: • sprzęgniecie z medium transmisji danych, • dekodowanie sygnałów, • określanie zakresu amplitudy prądu lub napięcia • określanie parametrów mechanicznych łączówek (kształtu, wymiarów i liczby styków) oraz inne kwestie związane z transmisją bitów.

14. składniki sieci komputerowych

15. Komputer • Karta sieciowa (Ethernet) • Wtórnik • Hub • Switch • Mostek • Bramka • Router • Serwer proxy

16. Karta sieciowa • Interfejs łączący sieć z komputerem (dokładniej z jego magistralą systemową lub specjalną magistralą we/wy) • Każda karta sieciowa ma swój unikalny adres sieciowy nadawany przez producenta (3 pierwsze bajty – identyfikator producenta, 3 następne – unikalny numer egzemplarza karty) • Unikalny adres karty jest mapowany na przynajmniej jeden adres logiczny sieci (adres węzła)

17. Karta sieciowa

18. Karta sieciowa w modelu ISO/OSI Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa transportowa Warstwa sieciowa Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna

19. Powtarzacz (wtórnik) • Urządzenie warstwy fizycznej • Wzmacniacz sygnałów w sieci – jeden port wejściowy i jeden port wyjściowy • Zapobiega utracie sygnału przy przesyłaniu na większe odległości • Oczyszcza sygnał cyfrowy z szumów i przeciwdziała tłumieniom • Działa bezobsługowo • Nie ma własnego adresu

20. Powtarzacz (wtórnik) w modelu ISO/OSI Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa transportowa Warstwa sieciowa Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna

21. Koncentrator (hub) • Urządzenie warstwy fizycznej • Ma kilka portów wejściowych i kilka portów wyjściowych • Koncentrator rozpowszechnia sygnał otrzymany na wejściu na wszystkie wyjścia – nie kieruje świadomie żadnych sygnałów • Fizyczne elementy przyłączane do huba muszą być takie same (np. mieć kartę typu ethernet, połączenia skrętką, itp.) • Obsługuje jeden pakiet na raz

22. Hub

23. Przełącznik (switch) • Urządzenie warstwy łącza danych • Ustanawia połączenie dwupunktowe (P2P) między dwoma urządzeniami przyłączonymi do wejść i wyjść • Może obsługiwać wiele połączeń (pakietów) na raz • Świadomie kieruje pakiety do odpowiednich wyjść

24. Switch

25. Mostek • Urządzenie warstwy łącza danych • Łączy dwie fizycznie podobne sieci w jedną • Jest to urządzenie typu „zapamiętaj i wyślij” – kompletuje ramki w pamięci i przesyła dalej po skompletowaniu • Może łączyć różne nośniki i może obsługiwać różne protokoły dostępu (ale obie łączone sieci muszą mieć identyczne protokoły od warstwy łącza danych)

26. Mostek w modelu ISO/OSI Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa transportowa Warstwa sieciowa Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna

27. Bramka • Pełnowartościowy komputer obsługujący połączenie z fragmentem sieci • Obsługuje wszystkie warstwy modelu ISO/OSI

28. Bramka w modelu ISO/OSI Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa transportowa Warstwa sieciowa Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna

29. Router • Specjalizowany komputer przyłączony do co najmniej dwóch sieci • Router decyduje o tym do której z sieci kierować poszczególne pakiety • Uznaje się je za urządzenia warstwy sieci • Zadanie: marszrutowanie – znalezienie najlepszej drogi dla pakietów • Router pamięta trasy do różnych miejsc sieci • Routery komunikują się między sobą – przekazują sobie informacje o możliwych trasach połączeń.

30. Router

31. Router w modelu ISO/OSI Warstwa aplikacji Warstwa prezentacji Warstwa sesji Warstwa transportowa Warstwa sieciowa Warstwa łącza danych Warstwa fizyczna

32. Routery - problemy • Rozgłaszanie trasy – może spowodować nadmierny ruch w sieci • Router A nauczył się trasy od routera B • Router A uczy tej samej trasy router B • Router B uczy (znowu) tej trasy router A • I tak w kółko ... • Zasada: rozgłaszam nową trasę do wszystkich oprócz „nauczyciela”

33. Serwer pośredniczący (proxy) • Serwer pośredniczący to specjalny serwer „przyspieszający” pracę ze stronami WWW • Serwer ten codziennie uaktualnia najczęściej oglądane strony WWW i umieszcza je na swoim dysku • Odpowiednio skonfigurowana przeglądarka WWW najpierw sprawdza, czy żądane strony są na serwerze proxy - jeśli tak to je ściąga, jeśli nie ma to ściąga je z odpowiedniego serwera. • Przyspieszenie polega na tym, że serwer pośredniczący jest łatwiej dostępny niż jakikolwiek inny serwer (zwykle znajduje się we własnej sieci lokalnej)

34. Przewody • Skrętka nieekranowana • Kabel złożony z 4 par pojedynczych przewodów • Zasięg do ok. 100 m • Podatny na zakłócenia zewnętrzne (np. magnetyczne, radiowe) • Miękki, łatwy w montażu • Wtyczka RJ45 (jak telefon ale szersza) • Przeznaczenie • Sieci lokalne • Bezpośrednie połączenie komputerów (przewody krosowane)

35. Wtyczka z przewodem Przewód skrętka Wtyczka RJ45

36. Przewody 2 • Kabel koncentryczny • Taki jak telewizyjny kabel antenowy • Miedziany rdzeń • Wokół rdzenia (odizolowana) siatka ekranująca • Dane płyną przez rdzeń i siatkę! • Mało podatny na zakłócenia • Sztywny, gruby, trudny w montażu • Zasięg do 300 m • Wtyczka BNC

37. Wtyczka z przewodem Przewód koncentryczny Wtyczka BNC

38. Przewody 3 • Światłowód • Elastyczny pręt szklany o grubości do 1,5 mm • Transmisja danych za pomocą promienia światła • Całkowicie odporny na zakłócenia • Zasięg do 2 km • Montaż wymaga wysokiej klasy fachowców • Stosuje się zwykle zbiory światłowodów • Zastosowanie połączenia szkieletowe sieci

39. Światłowód

42. Fizyczna budowa sieci • Karta sieciowa komputera do hub-a lub switch-a lub router-a • Hub-y między sobą • Switch-e między hub-ami • Ostatni hub do routera • Routery między sobą lub do serwerów

43. Topografia sieci VAN • Połączenia bezpośrednie komputerów typu P2P: punkt-punkt (Point To Point) • Każde dwa komputery połączone (jeżeli nie bezpośrednio to zawsze istnieje ścieżka) • Protokoły pakietowe

44. INTERNET

45. Sieć globalna sieci lokalnych • Sieć heterogeniczna • Specjalny protokół transmisji pakietowej TCP/IP • Każdy komputer posiada jednoznaczny adres w postaci numeru IP (Internet Point)

46. Protokół Ethernet • Protokół komunikacyjny: • niezależne od rodzaju konstrukcji sieci reguły określające jak dane są przekazywane przez sieć • Technika komunikacyjna: • Każdy komputer w sieci ma własny, unikalny adres – numer IP • Dane są rozsyłane po sieci; otrzymuje je każdy komputer ale tylko adresat je odbiera • Zasady transmisji: • Słuchaj aż do zwolnienia linii a wówczas wyślij • Jeśli następuje kolizja (więcej komputerów wysyła w tym samym czasie), poczekaj nieco (losowo długi okres) i spróbuj znowu

47. Protokół komunikacyjny (WAN) • Przesyłanie wiadomości poprzez przełączanie pakietów zapisz-i-prześlij (store-and-forward packet switching): • Wiadomości są podzielone na pakiety (1000-1500 bajtów) • Router określa najlepszą ścieżkę przesłania pakietów • Pakiety są przekazywane z komputera do komputera • Przy otrzymaniu pakietu, komputer odbiorczy przesyła potwierdzenie do komputera wysyłającego, który wówczas usuwa lokalną kopię pakietu • Komputer odbiorczy rekonstruuje wiadomość z pakietów • Pakiety z tej samej wiadomości mogą zostać przesłane różnymi drogami

48. Adresy IP • Adresowanie: • Każdy komputer ma unikalny adres • IP address (system IP4) • xxx.xxx.xxx.xxx – gdzie xxx ma wartości 0 – 255 (np. 128.129.4.29) • Domain Name System • Łatwiej jest pamiętać nazwy niż liczby • Np. Adres 193.0.96.1 jest tłumaczony na nazwę: mimuw.edu.pl • Obecnie testowany jest nowy system (IP6) w formacie: xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx – gdzie x ma wartości 0 – F (szesnastkowo – czyli 0 – 15 dziesiętnie)

49. Klasy adresów IP • Klasa A • Pierwszy bit 0; 7 bitów sieć; 24 bity host • Klasa B • Pierwsze bity 10; 14 bitów sieć; 16 bitów host • Klasa C • Pierwsze bity 110; 21 bitów sieć; 8 bitów host • Klasa D • Klasa E – zarezerwowane na przyszłość

50. Problem z adresami IP • Klasa A • 126 sieci - całkowicie wyczerpana • Klasa B • 16382 sieci po 65534 hosty – całkowicie wyczerpana • Klasa C • nie spełnia oczekiwań, bo 256 hostów to mało (i niedługo zabraknie sieci – tylko ok. 2 mln.)