PODSTAWY SIECI KOMPUTEROWYCH
Wstęp
- budowa komputera
- bity, bajty, formaty zapisu: dwójkowy, dziesiętny, szesnastkowy
- rodzaje kart sieciowych, krótka historia
1. Definicja sieci komputerowej (network, computer network): połączenie dwóch
lub więcej komputerów, które mogą się między sobą komunikować.
Na sieć składają się:
- sprzętowe elementy składowe
" urządzenia transmisji: są to nośniki używane do transportu sygnałów
biegnących przez sieć (koncentryk , skrętka, światłowód, fale radiowe)
" urządzenia dostępu: są odpowiedzialne za
a. formatowanie danych w taki sposób, aby nadawały się one do przesłania w
sieci
b. umieszczanie w sieci tak sformatowanych danych
c. odbieranie danych do nich zaadresowanych
W sieciach lokalnych takimi urządzeniami są karty sieciowe, w sieciach rozległych  routery,
" wzamcniaki: jest urządzeniem, które odbiera przesyłane sygnały, wzmacnia je i
wysyła z powrotem do sieci (koncentratory)
- programowe elementy składowe
" protokoły: określają sposoby komunikowania się urządzeń w sieci
" sterowniki (drivery): umożliwiają działanie urządzeniom, takim jak karty
sieciowe
" oprogramowanie komunikacyjne: wymienione wyżej sprzętowe i porgramowe
składniki sieci nie wystarczą do korzystania z niej. Tworzą one tylko
infrastrukturę oraz mechanizmy pozwalające na korzystanie z sieci. Samo
korzystanie z sieci odbywa się pod kontrolą specjalnego oprogramowania
sterującego komunikacją (mapowanie dysków, udostępnianie urządzeń, sieć
WWW, poczta)
Zalety łączenia komputerów w sieć:
- współużytkowanie plików
- współużytkowanie urządzeń
- współużytkowanie programów
- komunikowanie się między użytkownikami
- gry sieciowe
- wykorzystanie do łączenia z Internetem
-
2. Podział sieci komputerowych na podstawie ich rozmiaru:
- LAN (Local Area Network): lokalna sieć komputerowa
- MAN
- WAN (Wide Area Network): sieć rozległa
- Internet
- intranet
2. Historia sieci i Internetu: DoD, ARPA, ARPANet, Unix, TCP/IP,
poczta
Równolegle z ARPANET-em powstawały i rozwijały się sieci komputerowe. Były to jednak
przeważnie projekty eksperymentalne i na niewielką skalę. Do obsługi sieci próbowano
wykorzystywać m.in. radio i łącza satelitarne. W 1974 opublikowano prace "A Protocol for
Packet Network Intercommunication", w której wyspecyfikowano projekt protokołu TCP
( Transmission Control Protocol). W pierwotnej wersji protokołu nie było rozróżnienia na
TCP i IP (Interenet Protocol). W trakcie eksperymentów nad przesyłaniem zakodowanego i
skompresowanego głosu okazało się, że retransmisje błędnych pakietów powodowały przerwy
w odtwarzaniu dz
więku. W efekcie doszło do oddzielenia protokołu IP, odpowiedzialnego za
podział informacji na pakiety, dostarczenie i złożenie w całość.
Technologia TCP/IP poważnie zainteresowała przedstawicieli sił zbrojnych, a w 1980r.
zadecydowano, że TCP/IP będzie preferowanym protokołem do zastosowań militarnych. W
1982r. Departament Obrony uznał go swoim standardem, a DRPA (ARPA została
przemianowana na Defence) podjęła decyzję o przejściu wszystkich systemów w sieci
ARPANET na tenże protokół. W miejsce wielodostępnych systemów komputerowych zaczęły
powstawać lokalne sieci stacji roboczych, oparte na TCP/IP, przyłączone do ARPANET-u za
pomocą specjalnych komputerów. Każdy nowy komputer w sieci otrzymywał unikalny
numeeer IOP, a jego nazwa i parametry były rejestrowane przez Network Information Center
(NIC) w specjalnym pliku hosts.txt. Plik ten był co jakiś czas kopiowany na wszystkie hosty.
Taki proces był jednak uciążliwy z powodu wzrastającej liczby hostów. Problem rozwiązano
wprowadzając hierarchiczny system nazw domenowych i protokół DNS. Rolę pliku hosts.txt
przejęła rozproszona baza danych o zasobach w poszczególnych domenach, z których każda
musiała być zarejestrowana w jednym z tzw. Nameserverów.
Wprowadzenie DNS-u pozwoliło każdej organizacji swobodnie zarządzać swoim fragmentem
sieci. Umożliwiono też rejestrowanie w DNS nieinternetowych systemów poczty
elektronicznej oraz bramek do nich, co stworzyło wspólną z Internetem przestrzeń adresową .
Jest to usługa, dzięki której trudne do zapamiętania adresy cyfrowe zostają zastąpione
nazwami literowymi złożonymi z kilku członów, w których przykładowo ostatnia część może
określać przynależność narodową lub charakter serwera. Od 1982r. TCP/IP stale zapewnia
komunikację w coraz większym zbiorze połączonych ze sobą sieci komputerowych
tworzących Internet. Na początku lat 80-tych ta sieć była jeszcze bardzo uboga w porównaniu
z okresem eksplozji jej popularności w latach 90-tych, zarówno jeśli chodzi o ilość hostów jak
i zakres oraz jakość dostępnych usług. Moment przejścia z NCP na TCP/IP należy uznać za
początek właściwego Internetu, gdyż właśnie wtedy położone zostały techniczne podwaliny
jego działania, które w swoim podstawowym zakresie funkcjonują do dziś. Na bazie TCP/IP
opracowano szereg innych protokołów realizujących wszelakie usługi sieciowe. Chociaż
oficjalnie czasem mówi się o Internecie jako o sieci wieloprotokołowej, to jednak TCP/IP jest
faktycznie obowiązującym standardem, uniwersalnym językiem rozumianym poprzez
komputery wielu typów.
4. Architektura sieciowa
Sposób współdziałania komputerów w sieci nazywamy architekturą sieciową. Najczęściej
stosowane są trzy typy sieci:
- peer-to-peer
- klient-server
- hybrydowa
Sieci równorzędne (każdy z każdym peer-to-peer network) serwery. Pojęcia
- klient (stacja robocza): komputer, który umożliwia dostęp użytkownikowi dostęp do
sieci i korzystanie z jej zasobów
- serwer: komputer pracujący pod kontrolą sieciowego systemu operacyjnego
(networking operating system NOS); uprawnienia do korzystania z sieci; logowanie
Osoby w sieci:
- użytkownicy (user)
- administratorzy
Sieci równorzędne: komputer zachowuje się jednocześnie jak klient i jak serwer; sieć
równorzędna nazywana jest także grupą roboczą (workgroup): LANTASTIC, PERSONAL
NOVEL NETWORK, WfW3.11, WINDOWS..; dla niewielkiej ilośc komputerów
Pojęcia: udziały (share)  nazwa udostępnianych napędów, folderów, drukarek
Zalety:
- tania, brak serwerów, brak administratora
- łatwa w obsłudze
- nie potrzeba dodatkowego oprogramowania sieciowego; jest w systemie operacyjnym
- nie wymaga centralnego zarządzania: każdy użytkownik decyduje o udostępnianych
przez siebie zasobach
- komputery nie są uzależnione od serwera; mogą pracować, gdy inne komputery są
wyłączone
Wady:
- działa wydajnie dla niewielkiej ilości komputerów (do 10-15 sztuk)
- udostępnianie zasobów wiąże się ze spadkiem wydajności komputeutrudnione
zabezpieczanie zbiorów (rozproszone)
- określanie poziomu zabezpieczenia dla każdego zasobu oddzielnie
- utrudniona lokalizacja (szukanie) określonych zasobów
- użytkownicy często muszą pamiętać wiele haseł
Sieci oparte na serwerze (server-based networks): są to sieci skalowalne tzn. łatwa
możliwość rozbudowy; centralny serwer
Zalety:
- uzyskanie dostępu do sieci i jej zasobów wymaga od użytkowników podania tylko
jednej nazwy (login) i jednego hasła (password)
- bezpieczeństwo sieci i jej zasoby są kontrolowane centralnie
- łatwo wykonać kopię bezpieczeństwa (wszystkie pliki na serwerze)
- dedykowane i szybkie serwery pozwalają na szybki dostęp do danych
- sieci te można łatwo powiększać, tzn są skalowalne
Wady:
- koszt zakupu serwera, oprogramowania serwerowego i licencji klienckich
- potrzebny administrator
- awaria serwera uniemożliwia pracę całej sieci
Typy serwerów sieciowych:
- serwery plików: przechowywane są pliki wspólnie wykorzystywane przez
użytkowników; pliki zazwyczaj przechowywane są w folderze publicznym (public
folder)
- serwery wydruków: do zarządzania wydrukami w sieci: wszystkie dokumenty są
najpierw buforowane
- serwery komunikacyjne (Exchange): poczta elektroniczna, grupy dyskusyjne
- serwery aplikacji: użytkownicy uruchamiają programy ze swoich komputerów, ale
wszystkie pliki tych aplikacji w rzeczywistości znajdują się na dysku serwera
- serwery WWW: serwery te umożliwiają udostępnianie w sieci witryn WWW (IIS,
Apache)
- serwery DHCP (protokół dynamicznej konfiguracji hostów  Dynamic Host
Configuration Protocol): nie udostępniają żadnych zasobów; przydzielają adresy IP
5. TOPOLOGIA FIZYCZNA
Topologie: do opisu wzajemnego układu komputerów w sieci; w przybliżeniu odpowiada
ułożeniu kabli w sieci
- magistrala: charakteryzuje się istnieniem głównej linii, do której podłącza się
komputery; topologia pasywna  komputer prowadzi nasłuch informacji
przepływającej w sieci i ewentualnie odpowiada; kabel RG-58 (50 Ohm), BNC,
terminator, 180 metrów
- gwiazda: komputery podłączone do centralnego urządzenia zwanego koncentratorem
(hub); topologia pasywna; skrętka, 100m
- pierścień: komputery połączone jeden z drugim tak, że tworzą pierścień; topologia
aktywna; komputery przekazują sobie token
- topologia złożona: łańcuchy: gdy koncentratory połączone są w szereg; taki sposób
nazywamy łańcuchowaniem
- topologia złożona: hierarchie: składają się z kilku warstw koncentratorów; każda z
tych warstw realizuje inną funkcję w sieci
6. SPRZ
T SIECIOWY
Karta interfejsu sieciowego (NIC network interface card); każda karta sieciowa ma swój
sprzętowy adres MAC (Media Access Control); rodzaje złączy (ISA, PCI, wbudowane);
rodzaje okablowania
- adres MAC: jest unikalnym adresem (numerem seryjnym) karty sieciowej. Każdy
MAC adres ma długość 6 bajtów (48 bitów) i jest przedstawiany w zapisie heksadecymalnym
(np. 12:34:56:78:90:AB) podwójne cyfry oddzielonych są od siebie dwukropkiem lub
myślnikiem np. FF:FF:FF:FF:FF:FF; pierwsze trzy bajty (24 bity) reprezentują producenta,
kolejne trzy to unikalny adres karty
Urządzenia sieciowe
- koncentrator (hub): stosuje się sieciach wykorzystujących dwużyłową skrętkę
- regenerator sygnału: odbiera i wzmacnia sygnał
- most (bridge): urządzenia międzysieciowe, pomagające w zachowaniu dostępnej w
sieci prędkości przesyłu danych; służy do podziału sieci na mniejsze segmenty
- przełącznik (switch): kolejne urządzenie międzysieciowe; można podzielić sieć na
wirtualne sieci LAN (VLAN)
- router: dzielą duże sieci na logiczne segmenty zwane podsieciami (subnet); routery
wybierają drogę przesyłania danych na podstawie tak zwanej tabeli trasowania
(routing table)
7. Tworzenie infrastruktury sieciowej
Architektury sieciowe są dokładnie zdefiniowane przez IEEE (Instytute of Electrical and
Electronics Engineers  Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników). Obecnie
najpopularniejsze architektury sieciowe to:
- Ethernet (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet)
- Token ring
- FDDI (Fiber Distributed Data Interface)
Technologie sieciowe, takie jak Ethernet, Token Ring i FDDI spełniają funkcje warstw łącza
danych, co oznacza, że umożliwiają niezawodne połączenie pomiędzy dwoma komputerami
w tej samej sieci. Nie dają możliwości połączeń międzysieciowych w których dane są
transferowane z jednej sieci do drugiej lub jednego do drugiego segmentu
Podstawowe pojęcia związane z architekturą sieci:
- prędkość transmisji danych: (data transmission speed) mierzona w bitach na
sekundę b/s
- szerokość pasma: jest to liczba bitów, które mogą być przesłane przez medium
sieciowe w danej chwili
- odległość na jaką mogą być przesyłane dane; zależy od medium
- impedancja falowa: mierzona w omach
8. OKABLOWANIE (ETHERNET)
Sieć Ethernet jest zdefiniowana przez specyfikację IEEE 802.3x.
Inne specyfikacje:
- 802.5 TokenRing
- 802.11 sieci bezprzewodowe
- 802.14 cable modem
Najczęściej stosowane standardy okablowania to:
- 10Base-2 kabel koncentryczny cienki (Thin Ethernet), 10Mb/s
- 10Base-5 kabel koncentryczny gruby (Thick Ethernet), 10Mb/s
- 10Base-T skrętka UTP (Unshielded Twisted-Pair cable), 10Mb/s
- 10Base-FL światłowód (Fiber Optic Cable), 10Mb/s
FastEthernet (100Mb/s)
- 100Base-T skrętka UTP (Unshielded Twisted-Pair cable), 100Mb/s
- 100Base-FX światłowód
GigabitEthernet (1000MB/s)
- 1000Base-T skrętka UTP, 1000Mbs
- 1000Base-FX światłowód
Tabela norm IEEE dotycząca sieci Ethernet: (jest to zarazem historia rozwoju Ethernetu)
Standard Norma/rok Szybkość/Topologia Rodzaj medium transmisyjnego Max długość
segmentu [m]
10Base-5 DIX/1980 10Mb/s-Magistrala pojedynczy przewód koncentryczny 500m
50Ohm, gruby (thick) Ethernet,
średnica 10mm; RG-8, RG-11
10Base-2 802.3a/1985 10Mb/s-Magistrala pojedynczy przewód koncentryczny 185m
50Ohm, cienki (thin) Ethernet,
średnica 5mm; RG-58
10Broad-36 802.3b/1985 10Mb/s-Magistrala pojedynczy przewód szerokopasmowy 1800
75Ohm
10Base-T 802.3i/1990 10Mb/s-Gwiazda dwie pary skrętki UTP kategorii 3 100m
10Base-FL 802.3j/1993 10Mb/s-Gwiazda dwa włókna optyczne 2000m/4000m
100Base-TX 802.3u/1995 100Mb/s-Gwiazda dwie pary skrętki UTP kategorii CAT-5 100m
100Base-FX 802.3u/1995 100Mb/s-Gwiazda dwa włókna optyczne 412m/2000m
100Base-T4 802.3u/1995 100Mb/s-Gwiazda cztery pary skrętki UTP CAT-3 100m
1000Base-LX 802.3z/1998 1Gb/s-Gwiazda jedno włókno optyczne 316m/550m/5000m
1000Base-TX 802.3ab/1999 1Gb/s-Gwiazda cztery pary skrętki UTP Cat-5e 100m
Poszczególne sieci Ethernet oznaczane są przez trzyczęściowe nazwy:
- pierwszy człon podaje szybkość transmisji (10Mb/s, 100Mb/s, 1000Mb/s)
- drugi człon oznacza:
" że sygnał w sieci jest zawsze sygnałem pasma podstawowego (baseband
signal)
" że w jednym medium pasmo podzielone jest na kilka kanałów (bradband), z
których każdy może obsługiwać odrębną usługę
- trzeci człon opisuje rodzaj wykorzystywanego kabla
" T  skrętka (twisted-pair)
" F- światłowód (fiber)
Kabel koncentryczny:
- budowa:
" przewód transmisyjny
" izolacja
" oplot ekranizujący
" izolacja zewnętrzna
" potrzebne terminatory 50Ohm, terminatory z łańcuszkiem 50Ohm, T-
conectory, zaciskowe złącza BNC
- zalety kabla koncentrycznego
" mało wrażliwy na zakłócenia i szumy (ze względu na oplot)
" tani
" odporny na uszkodzenia mechaniczne (twarda osłona)
" duża maksymalna odległość między stacjami: 185m
- wady koncentryka
" szybkość ograniczona do 10Mb/s
" słaba skalowalność (problemy z dołączaniem kolejnego komputera)
" mało odporny na awarie (przerwanie kabla, uszkodzenie złączki) unieruchamia
cały segment (domenę kolizji)
" trudności przy lokalizowaniu usterki
- parametry koncentryka:
" maksymalna długość segmentu: 185m
" minimalna długość segmentu: 2m
" maksymalna liczba stacji: 30 na jeden segment kabla
" maksymalna całkowita długość sieci (średnica): 925m
Skrętka UTP: najpopularniejsze medium transmisyjne
- budowa:
" osiem izolowanych przewodów, skręconych po dwa (cztery pary)
" umieszczone we wspólnej izolacji
" Cat-3: umożliwia transmisję do 10Mb/s
" Cat-5: umożliwia transmisję do 100Mb/s, każda para ma skręt o innym skoku,
impedancja falowa 100Ohm
" Cat-5e: umożliwia transmisję 1000Mb/s
" Złącze RJ-45 (ośmiopozycyjny łącznik modularny)
- zalety skrętki Cat-5e
" najtańsze medium transmisyjne (bez urządzeń dodatkowych)
" wysoka prędkość transmisji (do 1000Mb/s)
" łatwe diagnozowanie uszkodzeń
" łatwa instalacja
" jest odporna na awarie; uszkodzenie kabla wyłącza z pracy tylko jeden
komputer
" akceptowana przez wiele rodzajów sieci
- wady skrętki
" długość kabla do 100m
" skrętka nieekranowana jest mało odporna na zakłócenia
" mało odporna na uszkodzenia mechaniczne  musi być instalowana w
korytkach
- parametry skrętki
" współpracujące topologie: 10Mb/s, 100Mb/s, 1000Mb/s
" maksymalna długość kabla: 100m
" liczba stacji na kabel: 2
" maksymalna liczba stacji: 1024 na segment
" maksymalna średnica sieci: dla 10Mb/s  2000m, dla 100Mb/s  100m
" maksymalna całkowita długość segmentu: 100m
- rodzaje skrętki
" UTP
" STP (Shielded Twisted-Pair cable): ekranowany kabel otoczony siatką
ekranującą
" FTP (Folied Twisted-Pair cable): ekranowany kabel otoczony folią metalową
Sygnały w UTP
10Base-T, 100Base-TX wykorzystuje nieekranowaną skrętkę dwużyłową, razem cztery
przewody. Nazwy przewodów wskazują na ich funkcję oraz biegunowość. Jedna para
przewodów obsługuje dodatnie i ujemne bieguny obwodu nadawania. Druga para obsługuje
dodatnie i ujemne bieguny obwodu odbioru. Nazwy czterech przewodów są następujące:
* N+ (T+) dla dodatniego przewodu nadawania
* N- (T-) dla ujemnego przewodu nadawania
* O+ dla dodatniego przewodu odbioru
* O- dla ujemnego przewodu odbioru
Impedancja falowa skrętki  100Ohm, napięcia w kablach:
* 10Base-T od  2.5V do +2.5V
* 100Base-T od  1V do +1V
Rodzaje połączeń końcówek kabla UTP
" zgodny: dla połączeń między koncentratorem a kartą sieciową: końcówka 1 do
1, końcówka 2 do 2 itd.; kabel prosty; kabel krosowy
O+ 1 biało-pomarańczowy 1 T+ (transmisja)
O- 2 pomarańczowy 2 T-
T+ 3 biało-zielony 3 O+ (odbiór)
nie używane 4 niebieski 4 nie używane
nie używane 5 biało-niebieski 5 nie używane
T- 6 zielony 6 O-
nie używane 7 biało-brązowy 7 nie używane
nie używane 8 brązowy 8 nie używane
" krzyżowy (cross-over): odwraca tylko niektóre połączenia: do łączenia dwóch
komputerów i do łączenia koncentratorów; kabel skrośny; port uplink
O+ 1 biało-zielony 3 T+ (transmisja)
O- 2 zielony 6 T-
T+ 3 biało-pomarańczowy 1 O+ (odbiór)
nie używane 4 niebieski 4 nie używane
nie używane 5 biało-niebieski 5 nie używane
T- 6 pomarańczowy 2 O-
nie używane 7 biało-brązowy 7 nie używane
nie używane 8 brązowy 8 nie używane
Wymagania dla instalacji CAT-5
" kabel nie może być mocowany na sztywno (nie dociskać go na siłę w
korytkach)
" nie należy go zbytnio naciągać w korytkach
" pary przy zakończeniu nie powinny być rozkręcone na długości większej niż
1,3 cm
" kable sieciowe w odległości minimum 30 cm, od transformatorów 1m
Światłowód (Fiber Optic Cable)
- budowa
" włókno optyczne składa się z dwóch rodzajów szkła o różnych
współczynnikach załamania
" część środkowa  rdzeń (core) o średnicy 62,5 mikrometra (lub 50)
" część zewnętrzna  płaszcz zewnętrzny (cladding) o średnicy 125 mikrometra
" wypełnienie ochronne
" izolacja zewnętrzna
Sieci bezprzewodowe (Wireless LAN)  standard 802.11
Standarda Zasięg Szybkość Medium Długość
Kompatybilność
Transmisji fali (częstotl)
IrDA 1m 4Mb/s podczerwień 850-900nm
Bluetooth 10m 1Mb/s fale radiowe 2.4Ghz
IEEE 802.11 60m 2Mb/s fale radiowe 2.4Ghz 802.11
IEEE 802.11b 100m 11Mbs fale radiowe 2.4Ghz Wi-Fi
IEEE 802.11a 75m 54Mb/s fale radiowe 5Ghz Wi-Fi5
Certyfikat Wi-Fi: wireless fidelity
- budowa
" access point
" bezprzewodowa karta sieciowa
9. Protokoły sieciowe
Protokół jest to zbiór reguł określających sposób komunikowania się urządzeń w sieci. Stos
protokołów to komplet powiązanych protokołów komunikacyjnych, oferujących
użytkownikowi mechanizmy i usługi potrzebne do komunikacji z innymi maszynami
włączonymi do sieci. Stos protokołów jest tym, co czyni sieć zdatną do użycia.
- TCP/IP (trasowalny)
" TCP (Transmission Control Protocol): protokół sterowania transmisją
" IP (Internet Protocol): protokół Internetu
" host
- IPX/SPX (Novell, trasowalny)
" IPX (Internet Pocket Exchange): międzysieciowa wymiana pakietów
" SPX (Sequenced Pocket Exchange): sekwencyjna wymiana pakietów
- NetBEUI: nie zapewnia trasowania; zastosowanie ograniczone tylko do sieci
lokalnych
Zalety korzystania z protokołu NetBEUI są następujące: Komputery korzystające z systemów
operacyjnych lub oprogramowania sieciowego firmy Microsoft mogą się komunikować.
NetBEUI jest w pełni samodostrajającym się protokołem i najlepiej działa w małych
segmentach LAN. Ma minimalne wymagania odnośnie pamięci. Zapewnia doskonałą ochronę
przed błędami transmisji, a także powrót do normalnego stanu w razie ich wystąpienia. Wadą
protokołu NetBEUI jest fakt, że nie może być trasowany.
10. Model referencyjny OSI:
Model referencyjny OSI (Open System Interconnection Reference Model): model
referencyjnych połączonych systemów otwartych: dzieli on procesy zachodzące podczas sesji
komunikacyjnej na siedem warstw funkcjonalnych, które zorganizowane są według naturalnej
sekwencji zdarzeń zachodzących podczas sesji komunikacyjnej.
Model podzielony jest na siedem warstw:
" warstwa fizyczna - definiuje połączenia elektryczno-mechaniczne z okablowaniem
sieciowym oraz zajmuje się transmisją bitów danych pomiędzy urządzeniami w sieci.
W tej warstwie zdefiniowane są rodzaje okablowania:
o 10BASE-5 (gruby ETHERNET - ok. 450m)
o 10BASE-2 (cienki ETHERNET - ok.180m)
o 10BASE-T (skrętka - ok. 90m)
o 10BASE-F (światłowód - do 2,5km).
" warstwa łącza danych - definiuje sposoby kontroli dostępu do okablowania (m.in.
wykrywanie kolizji). Definiuje sposoby tworzenia pakietów i sposoby ich wysyłania
oraz odbierania. Przy przesyłaniu danych w sieci dane przepływają z jednej karty
sieciowej do drugiej. Ma zapewnić bezbłędną komunikację w sieci. W tej warstwie są
zdefiniowane specyfikacje sieci (802.2, 802.5).
Standard Ethernet zawiera zestaw protokołów warstwy sieciowej, ukrywających fizyczny
obraz sieci przed warstwą sieciową. W wyniku istnienia warstwy łącza danych rodzaj
używanej technologii sieciowej (Ethernet, Token Ring) nie ma wpływu na protokoły
warstwy sieciowej. Jednak rodzaj karty sieciowej zależy od stosowanej technologii. Do
połączenia komputera z siecią Ethernet należy użyć innej karty sieciowej, a do połączenia
go z siecią Token Ring - innej.
" warstwa sieciowa - definiuje sposób kierowania danych z jednego urządzenia do
innego. W tej warstwie działają protokóły sieciowe, takie jak IPX czy IP. Warstwa
sieciowa zajmuje się ruchem w sieci, przeciążeniami sieci oraz szybkościami
transmisji. Do zarządzania przepływem danych w sieci warstwa sieciowa
wykorzystuje mosty i routery.
" warstwa transportowa - definiuje kontrolowanie różnych procesów sieciowych.
Między innymi obsługuje sytuacje błędne, jak zgubione czy powtórzone pakiety. Np.
w tej warstwie działa SPX i TCP. Aby zapewnić niezawodną transmisję danych,
warstwa transportowa dzieli dane odbierane z warstwy sesji na mniejsze fragmenty
wymagane przez warstwę sieciową. Po stronie odbiorcy warstwa transportowa musi z
powrotem połączyć podzielone dane. Wynika z tego, że struktura warstwy
transportowej ma duży wpływ na wielkość pakietów przesyłanych przez sieć.
" warstwa sesji - zarządza współdziałaniem funkcji i programów użytkowych
wykonywanych na różnych urządzeniach sieciowych. Przed skorzystaniem z usługi
sieciowej należy się zalogować (wprowadzić nazwę użytkownika i hasło). Każda taka
operacja rozpoczyna tzw. sesję sieciową. Przy każdym logowaniu się warstwa sesji
negocjuje i ustala warunki połączenia między procesami bądz
aplikacjami, a różnymi
węzłami.
" warstwa prezentacji - definiuje sposoby konwersji kodu i reformatowania danych. W
tej warstwie są tłumaczone nazwy i format plików przy przenoszeniu np. z serwera
Unixa do komputera użytkownika, na którym działa np. DOS.Warstwa prezentacji
udostępnia funkcje używane wielokrotnie przez sieć podczas komunikacji w sieci. Do
funkcji tych należy współpraca z drukarkami, monitorami oraz formatami plików.
Często warstwy znajdujące się pod warstwą prezentacji wykonują funkcje mające
zagwarantować poprawne wykonywanie operacji sieciowych. Warstwa prezentacji
może także wykonywać takie operacje, jak szyfrowanie i kompresja danych.
" warstwa aplikacji - pozwala na działanie aplikacji usługi sieciowych, takich jak
poczta, transfer plików, drukowanie w sieci, uruchamianie programów. Większość
zestawów oprogramowania opartych na protokole TCP/IP zawiera standardowe
aplikacje sieciowe, jak na przykład FTP czy Telnet. FTP pozwala na połączenie z
innymi komputerami sieci w celu przesyłania plików. Analogicznie program Telnet
pozwala na zalogowanie się na odległym komputerze. Innym przykładem aplikacji
sieciowej jest poczta elektroniczna. Przeglądarki WWW są także programami warstwy
sieciowej.
11. TCP/IP (stos protokołów)
" Warstwa programów użytkowych - na najwyższym poziomie użytkownicy wywołują
programy użytkowe, które mają dostęp do usług TCP/IP. Programy użytkowe
współpracują z jednym z protokołów na poziomie warstwy transportowej i wysyłają
lub odbierają dane w postaci pojedynczych komunikatów lub strumienia bajtów.
" Warstwa transportowa - Jej podstawowym zadaniem jest zapewnienie komunikacji
między jednym programem użytkownika a drugim. Warstwa ta może regulować
przepływ informacji. Może też zapewnić pewność przesyłania - dane przychodzą bez
błędów i we właściwej kolejności. W tym celu protokół transportowy organizuje
wysyłanie przez odbiorcę potwierdzenia otrzymania pakietów oraz ponowne
wysyłanie pakietów utraconych. Oprogramowanie transportowe dzieli strumień
transmitowanych danych na porcje (czasami zwane pakietami) i przesyła każdy pakiet
wraz z adresem odbiorcy do następnej warstwy aby został wysłany. Ponieważ
komputery ogólnego użytku mogą mieć wiele programów użytkowych, które
korzystają z sieci w tym samym czasie, warstwa transportowa musi przyjmować dane
od kilku programów i wysyłać je do niższej warstwy. Dodaje ona do każdego pakietu
pewne informacje, które obejmują kody identyfikujące program użytkowy wysyłający
te dane, program, który powinien je odebrać oraz sumę kontrolną.
" Warstwa intersieci - Odpowiada za obsługę komunikacji jednej maszyny z drugą.
Przyjmuje ona pakiety z warstwy transportowej razem z informacjami
identyfikującymi maszynę - odbiorcę, kapsułkuje pakiet w datagramie IP, wypełnia
jego nagłówek, sprawdza za pomocą algorytmu trasowania czy wysłać datagram
wprost do odbiorcy czy też do routera i przekazuje datagram do odpowiedniego
interfejsu sieciowego, który ma dokonać transmisji. Warstwa ta zajmuje się także
datagramami przychodzącymi, sprawdzając ich poprawność i stwierdzając przy
pomocy algorytmu trasowania czy należy je przesłać dalej czy też przetwarzać na
miejscu. W przypadku datagramów adresowanych do maszyny lokalnej
oprogramowanie tej warstwy kasuje nagłówek datagramu i wybiera jeden z kilku
protokołów transportowych - ten, który go będzie dalej obsługiwał. Warstwa ta wysyła
też komunikaty kontrolne i komunikaty o błędach oraz obsługuje komunikaty
przychodzące
" Warstwa interfejsu sieciowego - odbiera datagramy IP i przesyła je przez daną sieć.
Warstwa Protokoły Jednostki danych Dane
aplikacji (programów FTP(20) komunikaty Nagł_FTP
użytkowych) HTTP(80) strumienie
SMTP(25) wiadomość
Telnet(23)
POP3(110)
DNS(53)
transportu (host z TCP segmenty Port
hostem) UDP datagramy
Internetu IP pakiety IP
ICM
dostępu do sieci ARP ramka MAC
IEEE 802.3
Kolejne warstwy dołączają lub usuwają własne nagłówki. Przesuwają dane w górę lub w dół
warstwy. Dołączanie własnych nagłówków bez zaglądania, co przychodzi nazywa się
kapsułkowaniem (enkapsulacja, hermetyzacja).
11. Warstwa dostępu do sieci (standard Ethernet)
Strategia dostępu do sieci: ETHERNET jest pasywną architekturą typu  oczekiwanie i
nasłuch . Komputery muszą rywalizować o czas transmisji przez medium sieciowe.
Uzyskiwanie dostępu do sieci Ethernet jest zgodny z mechanizmem zwanym  wielodostępem
do łącza z badaniem stanu kanału i wykrywania kolizji (Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection CSMA/CD). Historia Ehernetu:
- kolizja: gdy dwa komputery nadają jednocześnie
- domena kolizji: składa się ze wszystkich urządzeń konkurujących o prawo do
transmisji przy użyciu współdzielonego nośnika; przełączniki, mosty, routery dzielą
domeny kolizji tworząc w ten sposób wiele mniejszych domen kolizji
- Alohanet (Hawaje)
Jest to najstarsza z metod. Stosowana jest w rozległych sieciach radiowych. Nadawca
rozpoczyna nadawanie w dowolnym momencie, a po wysłaniu całej ramki, oczekuje od
odbiorcy na potwierdzenie dotarcia informacji. W przypadku większego ruchu protokół
bardzo szybko doprowadza do zablokowania łącza przez kolejne kolizje (równoczesne
nadawanie sygnału, powodujące zniekształcenie danych).
- CSMA (carier sense, multiple access): wielodostęp do łącza sieci z badaniem stanu
kanału
W tym protokole nadawca przed wysłaniem ramki nasłuchuje czy łącze jest wolne. Funkcję tę
nazywamy: funkcją rozpoznawania stanu kanału transmisyjnego (carrier sense). W tym
przypadku, kolizje następują jedynie, gdy dwóch nadawców rozpocznie równocześnie
nadawanie, upewniwszy się przedtem o wolnym łączu. Sygnał jest transportowany pomiędzy
nimi w skończonym odcinku czasu t. Przykładowo, jeżeli obaj zaczną nadawanie
równocześnie, to dla każdego z nich łącze będzie wolne. O wystąpieniu kolizji zorientują się
dopiero po czasie t. W przypadku wykrywania kolizji poprzez ciągły nasłuch stanu łącza
danych, nie ma już potrzeby wysyłania potwierdzenia, ponieważ każda stacja wie, czy jej dane
doszły poprawnie, czy tez zostały zniekształcone i należy je powtórzyć
- CSMA/CD (colision detection): wielodostęp do łącza sieci z badaniem stanu kanału i
wykrywaniem kolizji
W tej metodzie po wykryciu kolizji (w przypadku jak poprzednio), nadajnik uznaje, że
transmisje należy powtórzyć - ponieważ dane w łączu są już zniekształcone przez sygnał
drugiego nadawcy. Jednak nie przerywa natychmiast transmisji, aby zwolnić łącze. Nadaje
jeszcze przez jakiś czas, aby zwiększyć prawdopodobieństwo wykrycia kolizji przez innych
użytkowników
Ramka (frame): jest strukturą, która zawiera wystarczająca ilość informacji do przesłania
danych w sieci LAN lub WAN do ich miejsca przeznaczenia
- maksymalna długość ramki: 1518B
- minimalna długość ramki: 64B
- budowa ramki
" preambuła: informuje o nadchodzącej ramce
" adres docelowy: sześciooktetowy
" adres z
ródłowy: sześciooktetowy
" dane
premabuła adres docelowy adres z
ródłowy dane
Reguły Ethernetu (zasada 5-4-3)
- nie może być więcej niż pięć połączonych segmentów
- pomiędzy dwoma dowolnymi stacjami w sieci nie może być więcej niż 4
koncentratory
- maksymalnie 3 z nich mogą być segmentami mieszanymi (np. opartymi na
koncentryku)
VLAN: sieci wirtulane
Protokół ARP (Address Resolution Protocol): protokół określania adresów:
Wymiana danych jest możliwa tylko wtedy, gdy znane są adresy sprzętowe hosta nadawcy i
hosta odbiorcy (MAC adresy). Protokół ARP pozwala znalez
ć adres komputera docelowego
na jego adresu IP. Gdy protokół warstwy Internetu chce przekazać pakiet do warstwy dostępu
do sieci, warstwa ta musi określić adres docelowy (adres sprzętowy Ethernet  MAC)
komputera. Jeśli jeszcze go nie zna, rozsyła zapytanie rozgłoszeniowe (broadcast) z
docelowym adresem MAC równym FF-FF-FF-FF-FF-FF do wszystkich komputerów w sieci
lokalnej.
Ramka rozgłoszeniowa Ethernert jest odbierana przez wszystkie komputery. Jeśli istnieje w
sieci lokalnej komputer o podanym adresie IP, rozpoznaje zawarty w ramce ethernetowej
swój adres IP i udziela odpowiedzi, podając swój adres MAC.
W tym momencie protokół ARP uzupełnia na komputerze z
ródłowym swoją tablicę danych o
adres docelowego komputera.
Forma zapytania protokołu ARP
" stacja A: MAC(00:03:04:05:06:07); IP(192.168.1.1)
" stacja B: MAC(?); IP(192.168.1.2)
Nagłówek Ethernet Nagłówek ARP
Adres z
ródłowy Adres docelowy Adres z
ródłowy Adres docelowy Jaki jest
00:03:04:05:06:07 FF:FF:FF:FF:FF:FF 192.168.1.1 192.168.1.2 twój MAC
adres
Urządzenia sieciowe działające w warstwie dostępu do sieci:
- karta sieciowa
- modem
- regenerator (repeater, wzmacniak): jest to urządzenie aktywne służące do wzmacniania
i naprawiania zniekształconych sygnałów w sieci; nie wprowadza żadnych zmian
logicznych w przesyłane sygnały. A
ączy ze sobą sieci o tej samej architekturze,
używające tych samych protokołów i technik transmisji. Może łączyć segmenty sieci o
różnych mediach transmisyjnych.
- koncentrator (hub): jest urządzeniem mającym wiele portów do przyłączania stacji
roboczych w topologii gwiazdy.
- most (bridge): urządzenie o dwóch portach, mających za zadanie łączenie dwóch
domen kolizji; dzieli sieć na dwie osobne domeny kolizji i umożliwia zwiększenie jej
rozpiętości
- przełącznik (switch): mają kilka portów, które mogą być wykorzystane do podłączenia
stacji roboczych, innych przełączników bądz
koncentratorów. Przełącznik podłączony
do sieci nasłuchuje na swoich portach adresów MAC podłączonych tam komputerów.
Tworzy sobie tablicę przyporządkowującą do adresu sprzętowego stacji numer portu,
do którego podłączony jest dany komputer. Dzielą sieć na oddzielne domeny kolizji,
jednak nie rozdzielają domeny rozgłoszeniowej. Ramki typu broadcast (a adresie
docelowym FF-FF-FF-FF-FF-FF) transmitowane są na wszystkie porty urządzenia.
Jeśli przełącznik odbierze ramkę do stacji, której jeszcze nie ma w swojej tablicy
MAC adresów, również wysyła je na wszystkie porty z wyjątkiem tego, na którym je
odebrał; proces ten nazywany jest floodowaniem. Inne cechy
a. opóz
nienia związane z przełączaniem
b. możliwość pracy full-duplex między dwoma portami
c. możliwość przenoszenia kilku transmisji jednocześnie pod warunkiem, że następują
pomiędzy jego różnymi portami
d. zaleca się, by między dwoma komputerami w sieci nie było więcej niż siedem
przełączników
12. Warstwa Internetu
Najważniejszą częścią warstwy Internetu jest protokół IP (Internet Protocol). Cechy protokołu
IP:
- IP jest protokołem bezpołączeniowym tzn. nie ustanawia w żaden sposób połączenia i
nie sprawdza gotowości odległego komputera do odebrania przesyłanych danych;
każdy pakiet obsługiwany jest niezależnie od innych; pakiety mogą podróżować
różnymi drogami; niektóre mogą zostać zagubione; nie zapewnia stałego kanału
komunikacyjnego
- IP jest protokołem niepewnym tzn. nie zapewnia korekcji i wykrywania błędów
transmisji
- adresuje komputery za pomocą 32-bitowego numeru (prawie 4 miliardy adresów)
- maksymalna długość pakietu 64 kB
Głównymi zadaniami protokołu IP są:
- przesyłanie pakietów pomiędzy komputerami za pośrednictwem podsieci
- adresowanie komputerów w sieci
- fragmentacja i konsolidacja pakietów
Protokół IP jest bardzo elastyczny i zapewnia transport danych przez różne architektury sieci.
Każda z tych sieci może mieć inny maksymalny rozmiar pakietu MTU (Maximum
Transmission Unit). Pakiet może być podzielony (fragmentacja), przesłany, a następnie
złożony w całość u odbiorcy (defragmencja).
Uwaga: Korzystanie z warstwy sieci nie jest obowiązkowe. Wymagane jest jedynie wtedy, gdy
komputery komunikujące się znajdują się w różnych segmentach sieci przedzielonych
routerem.
Protokół IP jest protokołem bezpołączeniowym, czyli urządzenia same ustalają idealną
ścieżkę, po której będzie się poruszał pakiet, nie występują też żadne potwierdzenia,
sterowanie strumieniem danych czy też porządkowanie przychodzących fragmentów
pakietów. Nadawca nie sprawdza też gotowości urządzenia. Protokół IP pozostawia te funkcje
protokołom wyższych warstw (np. protokołowi TCP). Inaczej mówiąc bezpołączeniowość
protokołu IP polega na tym, że między komunikującymi się urządzeniami (komputerami) nie
jest tworzona sesja, dzięki której jest niezawodność transmisji.
Należy zwrócić także uwagę na to, że przenoszone dane pełnią rolę drugoplanową.
Mianowicie pakiet może się obejść bez jakichkolwiek danych, ponieważ są one do niego tak
jakby doklejane. Najważniejszą rolę w pakiecie pełni bowiem jego nagłówek. Dzięki niemu
jest możliwe dostarczenie informacji do celu.
Jak taki pakiet krąży po sieci?
Otóż, aby pakiety mogły dotrzeć do celu, w swoich nagłówkach posiadają odpowiednie dane.
Szczególną uwagę trzeba zwrócić na adresy IP (docelowe i z
ródłowe).
Aby pakiet mógł podążać przez Internet (sieć) musi mieć postać fizycznej ramki. Różne sieci
mają różne rozmiary ramek. Ważną własnością ramek w danej sieci są jej wartości MTU
(Maximum Transfer Unit - największy pakiet protokołu IP jaki może zostać
przetransportowany podczas konkretnego połączenia). W idealnej sytuacji, podróżujący
pakiet, mieści się w pojedynczej ramce w każdej sieci. Jak już wspomniałem różne sieci mają
różne wartości MTU, a więc mogą wysyłać i przyjmować różne wielkości pakietów. Aby
ujednolicić rozmiar pakietów przesyłanych między dwoma urządzeniami, określają one
właśnie MTU, wedle którego będą wysyłać pakiety. Nie oznacza to jednak, że pakiety o
rozmiarze mniejszym niż MTU mieszczą się w ramkach we wszystkich sieciach, przez które
są transmitowane. Różne typy sieci posiadają swoje własne limity MTU, np:
Ethernet - 1500
FDDI - 4470
Z tego powodu, gdy pakiet jest transmitowany przez sieć o różnych rozmiarach ramek
fizycznych, czasem okazuje się, że router lub bramka musi podzielić pakiet na mniejsze
fragmenty. Jak już wcześniej wspomniałem w nagłówku IP we flagach jest określone czy
pakiet może być dzielony czy nie. Co się dzieje, jeśli fragmentacja jest konieczna, w
nagłówku zawarta jest informacja, że nie można fragmentować? Pakiet zostaje porzucony, a
nadawca dostaje informację o błędzie.
Adres IP składa się z czterech liczb, od 0 do 255, oddzielonych kropkami. Każdy taki adres
można podzielić na dwie części:
- część identyfikującą daną sieć
- część identyfikującą konkretny komputer w sieci
Adresy publiczne i prywatne
Aby lokalizacja urządzenia w Internecie była jednoznaczna, jego adres IP
musi być unikalny. Wymaga to spełnienia dwóch warunków:
1. unikalność adresu IP sieci
2. unikalność numeru urządzenia wewnątrz tej sieci.
Adresy IP pochodzą z Network Information Center (NIC lub InterNIC) administrowanego
przez Network Solutions. Większość komputerów bierze swój adres IP od dostawcy usług
internetowych (Internet Service Provider  ISP.
Dla niektórych zastosowań nie jest konieczne posiadanie unikalnych adresów.
Dlatego w każdej z pierwszych trzech klas został zdefiniowany zakres adresów,
które można wykorzystywać bez konieczności ich rejestracji; nazywa się je
adresami prywatnymi.
Klasy adresów w TCP/IP
Pierwotnie bity określające sieć i bity określające komputer były rozróżniane za pomocą tzw.
klas adresów IP. Na podstawie pierwszego bajtu adresu IP można było zidentyfikować, do
jakiej klasy należy dany adres.
a. klasa A: 0-126 0nnnnnnn hhhhhhhh hhhhhhh hhhhhhhh
b. klasa B: 128-191 10nnnnnn nnnnnnnn hhhhhhh hhhhhhhh
c. klasa C: 192-223 110nnnnn nnnnnnnn nnnnnnn hhhhhhhh
Klasa Bity sieci Ilość sieci Bity hostów Ilość adresów hostów
Klasa A 8 127 24 2^24-2=16777214
Klasa B 16 2^14=16384 16 2^16-2=65534
Klasa C 24 2^21=2097152 8 2^8-2=254
Adres sieci: oznacza całą sieć (część komputerowa złożona z samych zer)
Adres broadcast: adresuje wszystkie komputery w naszej sieci (część komputerowa złożona
z samych jedynek)
Adresy hostów: adresy komputerów w sieci mieszczą się między tymi dwiema wartościami
Bezklasowe routowanie międzydomenowe CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
W trakcie zwiększania się liczby komputerów do Internetu stwierdzono, że metoda ta jest
bardzo nieekonomiczna.
Ktoś potrzebuje IP dla 300 komputerów. Klasa C za mała, klasa B za duża (marnuje się
65534-300). Można dostać dwa adresy klasy C, ale w ramach przedsiębiorstwa powstaną dwie
odrębne domeny.
Aby uniknąć takich sytuacji, powstał nowy, międzydomenowy protokół trasujący CIDR.
Umożliwia wielu mniejszym klasom adresowym działanie w ramach jednej domeny
trasowania. Poprzednio na podstawie wartości pierwszego bajtu można było określić klasę
adresu, czyli część odpowiadającą za adres sieci firmy i część odpowiadającą za adres
komputera w tej sieci. Teraz dokonuje się tego za pomocą maski sieci.
Maska sieci:
- określa proporcje między częścią sieciową i częścią komputerową: rozmiar części
sieciowej w adresie komputera jest równy liczbie jedynek w masce
- służy do wyodrębnienia adresu IP sieci z adresu IP komputera: odpowiadające sobie
bity adresu komputera i maski są mnożone operacją AND
" tym samym  maskuje (czyli zasłania, ignoruje) wartość części komputerowej
adresu
" odpowiadające sobie bity adresu komputera i maski są mnożone operacją AND
- budowa i notacja maski są takie same, jak dla adresu IP (32 bity, notacja dziesiętna)
- maska ma charakterystyczną strukturę (zawartość)  tworzą ją dwa bloki: blok jedynek
i blok zer: 111111....000000
Adresy specjalne
0.0.0.0 adres sieci dla całego Internetu
255.255.255.255 adres rozgłoszeniowy dla całego Intrenetu: teoretycznie pakiet z takim
adresem powinien dotrzeć do wszystkich komputerów w Internecie, ale w praktyce dociera do
wszystkich komputerów w sieci lokalnej
127.0.0.1 adres pętli (loop-back address) adres ten służy do komunikacji z
wykorzystaniem protokołu IP z lokalnym komputerem (localhost);
pakiety takie nie wydostają się na zewnątrz komputera
Adresy nieroutowalne (prywatne)
Pewna grupa adresów została zarezerwowana do wykorzystania w sieciach lokalnych. Adresy
te nazywane są adresami nieroutowalnymi. Pakiety z takich sieci nie są dalej przekazywane
przez routery. Sieć możemy do własnych zastosowań wybrać dowolnie.
Klasa Maska Sieć Broadcast
Klasa A 255.0.0.0 10.0.0.0 10.255.255.255
Klasa B 255.255.0.0 172.16.0.0 172.31.255.255
Klasa C 255.255.255.0 192.168.0.0 192.168.255.255
Urządzenia pracujące w warstwie internetu:
- router nazywany jest również bramką (gateway) jest urządzeniem sprzęgającym sieci.
Router jest zaawansowanym urządzeniem do łączenia ze sobą poszczególnych sieci
IP. Cechy:
" jest urządzeniem konfigurowalnym
" często pozwala na sterowanie przepustowością sieci
" zapewnia pełną izolację segmentów sieci (oddziela domeny kolizji; oddziela
domeny rozgłoszeniowe w sieci Ethernet)
" potrafi przekazywać dane pomiędzy sieciami opartymi na różnych
tachnologiach
Potrafi odczytywać adresy z poszczególnych pakietów tak, aby znać ich miejsce
przeznaczenia. Procedura dostarczania pakietów bliżej miejsca przeznaczenia nazywa się
routowaniem (trasowaniem, przekierowaniem).
Do kierowania danych używana jest tabela routingu, aktualizowana automatycznie przez
oprogramowanie sieciowe (protokoły routingu).
Router można wykorzystać jako urządzenie tłumaczące adresy sieciowe NAT (Network
Address Translation). Działanie NAT polega na umożliwieniu przedostawania się pakietów z
sieci lokalnej o adresach z zakresu nieroutowalnego (lub innych) do Internetu. Każdy z
pakietów z sieci lokalnej ma zamieniony adres z
ródłowy na adres routera wykonującego
funkcję NAT. W ten sposób komputery z sieci lokalnej są niewidoczne z Internetu. Można
powiedzieć, że cała siec jest reprezentowana przez router.
13. Warstwa transportowa (host z hostem) TCP
Protokoły pracujące w warstwie transportowej modelu TCP/IP zapewniają dostarczenie
danych do konkretnych aplikacji. Zadaniem protokołów warstwy transportowej jest
dostarczenie danych w pożądanej kolejności i formie umożliwiającej aplikacji skorzystanie z
nich. Protokół IP zapewnia jedynie dostarczenie danych do komputera. Protokoły warstwy
transportowej mają za zadanie zadbać, aby dane dotarły do oczekującego na nie programu.
Cechy protokołu TCP:
- pracuje w trybie pełnych dwukierunkowych połączeń wirtualnych
- przesyła dane w postaci ciągów (nie w blokach)
- zapewnia pewne bezpieczne przesyłanie danych
- umożliwia przesyłanie pilnych informacji równolegle z normalnymi strumieniami
danych
- adresuje aplikacje użytkownika za pomocą 16-bitowego numeru portu,
- stosuje inteligentne procedury nawiązywania i zamykania połączeń
Port
Zadaniem protokołów warstwy transportowej jest rozdzielenie informacji nadchodzących z
warstwy Internetu i dostarczenie ich do odpowiednich procesów w warstwie aplikacji.
Identyfikacja przynależności danej transmisji do konkretnego procesu odbywa się na
podstawie numeru portu. Numer portu jest liczba dwubajtową (16 bitową), związaną z
procesem komunikującym się w sieci.
Usługa sieciowa Numer portu
FTP 20
Telnet 23
SMTP 25
DNS 53
WWW 80
POP3 110
Adresy od 0 do 1024 są zarezerwowane i nazywane portami niskimi. Porty z zakresu od
1024 do 65535 to porty wysokie.
Gniazda (socket)
Połączenie numer IP komputera i portu, na którym od odbywa się komunikacja, nazywa się
gniazdem. Liczby te jednoznacznie identyfikują transmisję.
62.11.243.226.80 : 216.239.33.101.6001
Protokół UDP (User Datagram Protocol)
Protokół pakietów użytkownika UDP wykonuje usługę bezpołączeniowego dostarczania
datagramów i nie sprawdza gotowości odległego komputera do odebrania przesyłanych
danych ani poprawności ich dostarczenia. Po prostu wysyła paczkę danych i nie sprawdza w
żaden sposób, czy paczka dotarła do celu (datagram).
Cechy protokołu UDP:
- pracuje w trybie bezpołączeniowym,
- adresuje aplikacje za pomocą portów (tak, jak TCP),
Protokół TCP (Transmission Control Protocol)
Protokół kontroli transmisji TCP jest protokołem niezawodnym i połączeniowym,
działającym na strumieniu bajtów. Oznacza to, że sprawdza on, czy dane zostały dostarczone
przez sieć poprawnie i w określonej kolejności. Jednostką przesyłanych danych dla protokołu
TCP jest segment. Protokół TCP w celu zapewnienia niezawodności przesyłania danych
wykorzystuje mechanizm potwierdzenia ACK. Dane dostarczane przez ten protokół mogą
być traktowane jako strumień. By szybciej je przesyłać, stosuje się tzw. okna.
Połączenie jest nawiązywane przez przesłanie komunikatów kontrolnych tzw. handshake.
TCP stosuje potwierdzenie trójpoziomowe.
Realizacja niezawodnego połączenia
Aby zagwarantować, że dane przesyłane z jednej maszyny do drugiej nie są ani
tracone, ani duplikowane używa się podstawowej metody znanej jako pozytywne
potwierdzanie z retransmisją. Metoda ta wymaga, aby odbiorca komunikował się z
nadawcą, wysyłając mu w momencie otrzymania danych komunikat potwierdzenia
(ACK). Nadawca zapisuje sobie informację o każdym wysłanym pakiecie i przed
wysłaniem następnego czeka na potwierdzenie. Oprócz tego nadawca uruchamia
zegar w momencie wysyłania pakietu i wysyła ten pakiet ponownie, gdy minie
odpowiedni czas, a potwierdzenie nie nadejdzie.
Poniższy rysunek pokazuje co się dzieje gdy pakiet został zgubiony lub gdy
przekroczony został limit czasu. Po wysłaniu pakietu nadawca włącza zegar. Gdy
mija określony czas, w czasie którego powinno nadejść potwierdzenie ACK nadawca
przyjmuje, że pakiet został zagubiony i wysyła go ponownie.
14. Usługi warstwy aplikacji
Ostatnia, czwarta warstwa modelu TCP/IP. Jest to warstwa najważniejsza z punktu widzenia
użytkownika. Zapewnia przekazywanie danych przetransportowanych za pomocą wcześniej
omówionych protokołów w formie zrozumiałej dla aplikacji komunikujących się z
użytkownikiem.
DNS (Domain Name System)
SMTP (Simple Mail Transport Protocol): podstawowy protokół transmisji poczty w
Internecie; serwer poczty wychodzącej; port 25. Umożliwia wysyłanie i transport poczty
elektronicznej e-mail poprzez różnorodne środowiska systemowe
POP (Post Office Protocol): jest protokołem pocztowym, za pomocą którego możemy
odbierać pocztę z serwera; serwer poczty przychodzącej; port 110
FTP (File Transfer Protocol): jest protokołem transmisji plików; umożliwia transmisję i
odbiór plików z odległego systemu; port 20
HTTP (Hypertext Transfer Protocol): jest protokołem odpowiedzialnym za przesyłanie
danych w Internecie stron WWW; port 80
Telnet (Network Terminal Protocol): jest protokołem terminalu sieciowego; służy do
zalogowania się i zdalnej pracy na odległym komputerze z wykorzystaniem konsoli tekstowej;
port 23
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): może w jednym pakiecie dostarczyć
pełnych danych potrzebnych do skonfigurowania TCP/IP na stacji klienckiej; port 67 dla
serwera i port 68 dla stacji klienckiej
Urządzenia sieciowe pracujące w warstwie aplikacji:
- komputer
- serwer