PODSTAWY TRANSMISJI DANYCH, URZĄDZENIA I SIECI KOMPUTEROWE

TEMAT: ARCHITEKTURA SIECI KOMPUTEROWYCH

Architekturę sieci definiuje jej topologia, metoda dostępu do systemu okablowania oraz stosowane protokoły komunikacyjne.

MODEL ISO/OSI

Model OSI (Open Systems Interconnection) opisuje sposób przepływu informacji między aplikacjami software'owymi w jednej stacji sieciowej a software'owymi aplikacjami w innej stacji sieciowej przy użyciu kabla sieciowego. Model OSI jest modelem koncepcyjnym, skomponowanym z siedmiu warstw, z których każda opisuje określone funkcje sieciowe. Model został opracowany przez ISO (International Standarization Organization) w 1984 r. i w zasadzie powinien być znany przez każdego, kto zajmuje się sieciami komputerowymi. Model OSI dzieli zadanie zadanie przesyłania informacji między stacjami sieciowymi na siedem mniejszych zadań składających się na poszczególne warstwy. Zadanie przypisane każdej warstwie ma charakter autonomiczny i może być implementowane niezależnie.

Warstwa 7	Aplikacji	Warstwy Wyższe
Warstwa 6	Prezentacji
Warstwa 5	Sesji
Warstwa 4	Transportowa		Warstwy Niższe
Warstwa 3	Sieciowa
Warstwa 2	Łącza Danych
Warstwa 1	Fizyczna

Warstwa 1 - FIZYCZNA

• dotyczy specyfikacji mech. i elektr. złącza z medium transmisyjnym.

• opisuje poziomy sygnałów elektr. odpowiadających sygnałom logicznym „0” i „1”

• opisuje sposób kodowania i dekodowania wstępnego informacji bitowej

• opisuje zależności czasowe sygnałów elektr.

• opisuje wymagania bezpieczeństwa, klasy izolacji, poziom zakłóceń, poziomy sygnału nadawania, czułość odb. itd.

• jednostką informacji jest 1 bit

Warstwa 2 - ŁĄCZA DANYCH

• odpowiada za komunikację sterowników sieciowych podpiętych do wspólnego medium transmisji (np. magistrali)

• jednostką informacji jest grupa bitów lub bajtów tworząca tzw. ramkę (frame)

• zadaniem tej warstwy jest odbiór strumienia bitów z warstwy fizycznej, skompletowanie ramki, sprawdzenie jej poprawności i rozpoznanie adresata. (a także kontrola błędów)

• zwykle warstwa ta jest realizowana przy pomocy dwóch podwarstw

• MAC:

• zwykle realizowana sprzętowo

• posiada własny adres sprzętowy (adres MAC'owy)

• stanowi łącznik pomiędzy sprzętem sterownika sieci a driverem karty sieciowej

• LLC:

• zwykle realizowana software'owo

• stanowi interface warstwy sieciowej do sterownika

• dostarczana jest przez producenta karty

• realizuje właściwe usługi warstwy łącza danych

SIECIOWA

LLC

MAC

FIZYCZNA

• protokoły warstwy łącza danych:

• High-level Data Link Control (HDLC) i inne zbliżone protokoły synchroniczne.

• Sterowniki i metody dostępu w sieciach lokalnych (LAN), takie jak Ethernet i Token Ring.

• Sieci rozległe z szybką komutacją pakietów, takie jak Frame Relay i ATM.

• Network Driver Interface Specification (NDIS) firmy Microsoft.

• Open Data - link Interface (ODI) firmy Novell.

Warstwa 3 - SIECIOWA

• odpowiada za przepływ informacji poprzez urządzenie sieciowe zgodnie z topologią sieci, zakłada i utrzymuje ścieżki pomiędzy systemami w sieci.

• posiada własną adresację

• realizuje algorytmy przepływu zwane algorytmami routingu

• jednostką informacji jest pakiet

• możliwe są dwa tryby realizacji przepływu:

• tryb połączeniowy - z alokacją zasobów

• tryb bezpołączeniowy - bez alokacji zasobów

• protokoły warstwy sieciowej:

• Internet Protocol (IP)

• Protokół X.25

• Internetwork Packet Exchange (IPX) firmy Novell.

• Banyan VINES Internet Protocol (VIP).

Warstwa 4 - TRANSPORTOWA

• odpowiada za zestawienie, utrzymanie i rozłączanie niezawodnego połączenia pomiędzy dwoma urządzeniami końcowymi sieci (hosty, stacje robocze)

• posiada własną adresację stanowiącą rozszerzenie adresacji warstwy sieciowej

• kontroluje sekwencje pakietów, reguluje natężenie ruchu i rozpoznaje zdublowane pakiety

• odpowiada za sygnalizację istnienia łączności z urządzeniami końcowymi w sieci

• jednostką informacji jest - datagram

• protokoły wartwy transportowej:

• Internet Transmission Control Protocol (TCP).

• Internet User Datagram Protocol (UDP).

• Sequenced Packet Exchange firmy Novell.

• Net BIOS/Net BEUI firmy Microsoft.

Warstwa 5 - SESJI

• odpowiada za niezawodne połączenie pomiędzy dwoma sesjami (procesami) na dwóch różnych urządzeniach w sieci

• koordynuje wymianę informacji pomiędzy systemami poprzez wykorzystanie technik konwersacji

Warstwa 6 - PREZENTACJI

• odpowiada za odpowiednią prezentację struktur danych w różnych systemach operacyjnych (kody znakowe, struktury bibliotek, struktura plików itd.)

• dekodowanie danych i translacja zbiorów znaków

Warstwa 7 - APLIKACJI

• ustala zakres usług sieciowych świadczonych przez sieć na rzecz aplikacji użytkownika

• protokoły warstwy aplikacji:

• Virtual Terminal

• File Transfer Access and Management (FTAM)

• Distributed Transaction Processing (DTP)

• Message Handling System (X.400)

• Directory Services (X.500).

PROTOKOŁY KOMUNIKACYJNE

Ponieważ model ISO/OSI jest tylko ogólnym modelem to nie określa szczegółowych metod komunikacji. Mechanizmy rzeczywistej komunikacji są określone w formie protokołów komunikacyjnych.

Protokołem komunikacyjnym nazywamy zbiór formalnych reguł i konwencji szczegółowo określających mechanizmy wymiany informacji między stacjami połączonymi mediami transmisyjnymi (kablem sieciowym). Protokół realizuje funkcje jednej lub wielu warstw modelu OSI.

Podział protokołów komunikacyjnych na klasy:

1. Protokoły sieci lokalnych LAN (LAN Protocols),

2. Protokoły sieci rozległych WAN (WAN Protocols),

3. Protokoły trasowania (Routing Protocols),

4. Protokoły sieciowe (Network Protocols).

Protokoły sieci lokalnych obsługują funkcje dwóch najniższych warstw modelu OSI (warstw Fizycznej i Łącza danych). Protokoły sieci rozległych obsługują funkcje trzech najniższych warstw modelu OSI (warstw Fizycznej, Łącza danych i Sieciowej) i definiują komunikację przez różne media stosowane w sieciach rozległych. Protokoły trasowania, obsługujące warstwę Sieciową modelu OSI, są odpowiedzialne za określenie tras przepływu pakietów. Protokoły sieciowe to zbiory wielu różnych protokołów obsługujących wyższe warstwy modelu OSI (np. AppleTalk, DECnet, SNA, IP, IPX).

SFORMATOWAĆ

Porównanie protokołów modelu OSI (Open Systems Interconnection).

Model OSI został zaprojektowany w celu umożliwienia tworzenia aplikacji kompatybilnych z aplikacjami innych firm oraz programowania otwartych, współdziałających systemów sieciowych.

O ile model OSI nie został powszechnie zaakceptowany o tyle model ten jest ciągle stosowany do opisu i definiowania sposobu komunikacji między produktami różnych firm. Każda warstwa obsługiwana jest przez protokół warstwy. Porównanie stosu protokołów modelu OSI z innymi stosami protokołów.

1. Stos protokołów OSI - zdefiniowanych przez ISO - standard;

2. Protokoły NetWare SPX/IPX - to stos protokołów Xerox Network System (XNS);

3. Zestaw protokołów TCP/IP - zaimplementowany przez Departament Obrony USA, jako sposób na wzajemne połączenie poprzez sieci lokalne lub rozległe;

4. Protokoły AppleTalk - zdefiniowane przez firmę Apple Computer jako sposób na wzajemne łączenie systemów Apple Macintosh;

5. Zestaw protokołów IBM/Microsoft - przeznaczony jest do realizacji wzajemnych połączeń, produkty LAN Manager lub OS2.

OSJ NetWare UNIX Apple LAN Manager

Warstwa aplikacji		NetWare			Network		AppleShare		Serwer
Warstwa prezentacji		Core Protocol			Filing Systems NFS		AppleTalk FilingProtocol(AFP)		message blocks
Warstwa sesji		Potoki nazwane	NetBIOS		SNFTPSMTel MP  TP net		ASPADSPZIPPAP   		NetBIOS	Potoki nazwane
Warstwa transportowa		SPX			TCP		ATPNBPAEPRTMP   		Net BEUI
Warstwa sieciowa		IPX			IP		Datagram Delivery Protocol (DDP)
Warstwa łączy danych		_LAN Drivers_ ODI  NDIS			_LAN Drivers_ Media Access Control		_LAN Drivers_ Local- Ether-­­ Token-­ talk  talk  talk		_LAN Drivers_ NDIS
Warstwa fizyczna		Warstwa fizyczna			Warstwa fizyczna		Warstwa fizyczna		Warstwa fizyczna

Porównanie popularnych protokołów z modelem OSI.

Wymiana danych między systemami sieci

Przesyłanie danych polega na przejściu poprzez stos protokołów i medium transmisyjne z jednego systemu do drugiego. Wędrówka rozpoczyna się w warstwach aplikacji i prezentacji, gdzie realizowana jest aplikacja sieciowa, taka jak np. poczta elektroniczna. Żądania usług przekazywane są poprzez warstwę prezentacji do warstwy sesji, gdzie rozpoczyna się proces tworzenia pakietów. Aby zapewnić niezawodność transmisji między dwoma systemami należy otworzyć połączeniową sesję komunikacyjną. Gdy sesja zostanie uruchomiona rozpoczyna się wymiana informacji.

Pakiety są montowane w miarę przechodzenia w dół poprzez protokoły warstw i rozmontowywane w trakcie przechodzenia w górę poprzez protokoły warstw.

Stacja robocza Serwer

Warstwy: Warstwy:

	Aplikacji	 	Aplikacji
		Prezentacji	 	Prezentacji
		Sesji	↓ ↑	Sesji
		Transportowa	 	Transportowa
		Sieciowa	 	Sieciowa
		Łączy danych	 	Łączy danych
		Fizyczna	^ _ __→_ __^	Fizyczna

2_02 Architektura sieci komputerowych

---