Informatyka MTDI 1. Wykład 2. Urządzenia sieciowe Adresowanie w sieci Protokoły Model ISO/OSI

Transkrypt

1 Informatyka MTDI 1 Wykład 2 Urządzenia sieciowe Adresowanie w sieci Protokoły Model ISO/OSI

2 Elementy pasywne sieci kable, wtyczki, złączki Terminator magistrali Wtyk RJ-45 standard dla karty sieciowej Trójnik 2

3 Urządzenia aktywne Firewall Serwer Przełącznik (switch) Punkt dostępowy (access point) 3

4 ma unikalny numer tzw. MAC adres 6 bajtów 3 ma producent karty + 3 unikalny numer np. SIECIOWE ELEMENTY AKTYWNE karta sieciowa (NIC) Network Interface Controller, nazywana jest również adapterem sieciowym 00-1F-C6-D7-69-B1 Każda karta jest przystosowana tylko do jednego typu sieci (np. Ethernet) i posiada numer, który identyfikuje zawierający ją komputer.

5 Karta sieciowa dwa typy gniazd

6 Karta sieciowa

7 Karty Bluetooth 7

8 Hub (inaczej koncentrator) służy do łączenia komputerów za pomocą kabla skrętkowego (UTP). sygnał podany na jedno wejście pojawia się na wszystkich innych wyjściach - najprostsze urządzenie sieciowe rozgałęźnik Łączy ze sobą wszystkie stacje robocze (każdy komputer jest połączony z HUB-em kablem). Możliwe jest łączenie HUB-ów w celu przedłużenia sieci lub uzyskania większej liczby portów.

9 Koncentrator (hub) hub kiedy otrzyma dane automatycznie rozsyła je na wszystkie swoje porty 9

10 Repeater - wzmacniacz sygnału (regenerator, wzmacniak) służy do wzmacniania sygnału stosuje się go głównie do przedłużenia długości magistrali w sieciach

11 Switch (przełącznik) podobny do huba, lecz troszkę mądrzejszy. Sygnał podany na wejście pojawia się tylko na jednym wyjściu, na tym, dla którego przeznaczone są informacje. Przydatny w sytuacjach, gdy występują duże transfery danych pomiędzy różnymi komputerami Zapobiega on zapychaniu się sieci przesyłając pakiety tylko do portów docelowych.

12 Przełącznik (switch) switch potrafi rozpoznać dla kogo przeznaczone są dane i przekierować je na właściwy port 12

13 Bridge (most) pozwala zazwyczaj połączyć ze sobą 2 podsieci, łączy - rozdziela sieć, na drugą stronę przepuszcza tylko te ramki, które są dla niej przeznaczone. Najczęściej konfiguruje się sam, obserwując i Najczęściej konfiguruje się sam, obserwując i zapamiętując, jakie adresy MAC są, po której jego stronie.

14 Router (brama, gateway) jedno z najdroższych i najbardziej skomplikowanych urządzeń w sieciach) Służy do łączenia różnych sieci. Mogą to być sieci o tym samym lub różnych protokołach, o różnych topologiach (na przykład ethernet i token ring), a nawet radiowa. Może służyć do połączenia sieci lokalnej do Internetu. Router umożliwia połączenie wielu segmentów sieci oraz wybiera najszybszą drogę do przesłania pakietów. Do zadań routera zaliczyć można: wybór optymalnej trasy między nadawcą a odbiorcą translację adresów (tablic routingu). ochrona (zapory, kodowanie) transakcja protokołów (łączenie różnych segmentów o różnych protokołach) filtrowanie pakietów (sortowanie i selekcja transmitowanych pakietów) usuwanie pakietów bez adresu

15 Router Służy do łączenia różnych sieci komputerowych (np. o różnych klasach adresów), węzeł komunikacyjny. Proces kierowania ruchem nosi nazwę trasowania, routingu klasa C adresów dla małej sieci 15

16 Router WI-FI Router i punkt dostępowy (ACCESS POINT) "dwa w jednym"

17 Punkt dostępowy (Access point) dla sieci bezprzewodowych 17

18 Sieć Ethernet Historia Ethernetu zaczęła sie w 1970 roku, kiedy to firma XEROX stworzyła prototyp sieci komputerowej. Pierwsza sieć będąca podstawą Ethernetu została zaprojektowana w 1976 r przez dr. Robert M. Metcalfe.

19 RAMKA (frame) porcja danych przesyłana w sieci

20 Adresowanie w sieci Adresacja fizyczna urządzenia adresy MAC Adresacja logiczna - ethernetowa (32 bity adres IP - unikalny w świecie) postać liczbowa, np.: (4 oktety) sieć komputer Adresacja domenowa DNS DNS (ang. Domain Name System, system nazw domenowych) to system serwerów oraz protokół komunikacyjny zapewniający zamianę adresów tekstowych wygodnych dla użytkowników (domenowych) na adresy logiczne. Dzięki wykorzystaniu DNS nazwa mnemoniczna, np. onet.pl, może zostać zamieniona na odpowiadający jej adres IP.

21 START Uruchom: cmd ipconfig MAC adres karty sieciowej (6 bajtów system 16-stkowy) adres IP (Internet Protocol) 4 oktety (bajty) 0 do

22 Domeny najwyższego poziomu - niesponsorowane: com, org, eu, gov, net - krajowe: pl, us, it, ru, au itd. - inne sponsorowane, np. aero Nazwy domenowe niższych poziomów Nazwy domenowe niższych poziomów kontrolują i wynajmują licencjonowane organizacje

23 Adresy URL Wskaźnik do zasobu w sieci Internet 23

24 Typy komutacji Komutacja kanałów przyznanie stałe zasobów nawet jeśli brak przepływu informacji - synchroniczna Komutacja pakietów oszczędniejsze na zasadzie zapotrzebowania asynchroniczna Komutacja komunikatów

25 Pakiety PAKIET każda informacja zostaje podzielona na porcje pakiety pakiety są łączone u odbiorcy dostosowanie do środowiska teleinformatycznego przepływ informacji impulsowy

26 Komutacja kanałów - aby przenieść dane z jednego węzła sieci do drugiego, tworzone jest połączenie dedykowane między tymi systemami. Wszystkie dane przenoszone są tą samą drogą. Sieci tego typu są użyteczne przy dostarczaniu informacji, które muszą być odbierane w takiej kolejności, w jakiej zostały wysłane. Komutacja pakietów - każda indywidualna pojedyncza ramka może iść inną ścieżką do miejsca przeznaczenia. Ramki mogą, lecz nie muszą być odbierane w kolejności nadawania.

27 Komutacja komunikatów Jeżeli na drodze informacji jest kilka urządzeń, to pierwsze urządzenie tworzy połączenie z następnym i przesyła całą wiadomość. Po zakończeniu transmisji, połączenie zostaje przerwane i drugie urządzenie powtarza cały proces. Choć wszystkie dane wędrują tą samą drogą, jedynie jedna część sieci jest wydzielona do dostarczania danych w określonym czasie.

28 Komutacja kanałów całość synchronicznie Komutacja pakietów pakiet1 pakiet2 odstęp.. Komutacja komunikatów odstęp.. całość synchronicznie całość synchronicznie

29 Sieci teleinformatyczne Stacje są komputerami Architektura warstwowa hierarchia warstw zagnieżdżanych

30 Model ISO/OSI OSI - Open System Interconnection połączone systemy otwarte ISO - International Organization for Standardization tzw. model referencyjny - warstwowy Cele: Proste przedstawienie składników sieci, urządzeń i procesów, Standaryzacja uniknięcie niezgodności funkcjonowania sieci różnych typów, Łatwiejsze zrozumienie.

31 Pojęcie protokołu sieciowego Protokół (ang. protocol) - zbiór sygnałów (powiązań i połączeń) używanych przez elementy funkcjonalne sieci podczas wymiany danych (wysyłania, odbierania i kontroli poprawności informacji). W transmisji może być używane kilka protokołów - np. jedne do komunikacji z jednym systemem, a drugi z innym. Podstawowym zadaniem protokołu jest identyfikacja procesu, z którym chce się komunikować proces bazowy.

32 Protokoły sieciowe zapewniają: usługi łączy systemów telekomunikacyjnych, obsługują adresowanie, informacje "routingu" (wybór trasy), weryfikację błędów, żądania retransmisji procedury dostępu do sieci, określone przez wykorzystywany rodzaj sieci.

33 Najpopularniejsze protokoły sieciowe to: TCP/IP IPX/SPX - firmy Novell NetBEUI IBM (Microsoft)

34 Protokoły występujące w modelu OSI TCP/IP ang. Transmission Control Protocol/Intenet Protocol Dotyczy modelu powiązania między protokołami. Najczęściej używany, zarówno dla sieci lokalnych jak i połączenia z internetem. TCP - Protokół sterowania transmisją jest protokołem obsługi połączeniowej procesu użytkownika, umożliwiającym niezawodne i równoczesne (ang. full-duplex = dwukierunkowe= nadawanie i odbiór) przesyłanie strumienia bajtów. W większości internetowych programów użytkowych stosuje się protokół TCP. TCP korzysta z protokołu IP, więc całą rodzinę protokołów nazywamy TCP/IP.

35 UDP - Protokół datagramów użytkownika (komunikaty przesyłane między systemami jeden niezależnie od drugiego) (ang. User Datagram Protocol) jest protokołem obsługi bezpołączeniowej procesów użytkownika. W odróżnieniu od protokołu TCP, który jest niezawodny, protokół UDP nie daje gwarancji, że datagramy UDP zawsze dotrą do celu. Np. stosowany w transmisjach video nie wszystkie klatki muszą dotrzeć, ważna jest ciągłość i czas).

36 inne protokoły ICMP - Protokół międzysieciowych komunikatów sterujących (ang. Internet Control Message Protocol) obsługuje zawiadomienia o błędach i informacje sterujące między bramami (ang. gateway) a stacjami (ang. host). IP - protokół międzysieciowy (ang. Internet Protocol) obsługuje doręczanie pakietów dla protokołów TCP, UDP oraz ICMP.

37 ARP, RARP - Protokoły odwzorowania adresów (ang. Address Resolution Protocol) służy do odwzorowania adresów internetowych na adresy sprzętowe i odwrotnie (Reverse..) Gdy adres IP jest już znany, wysyłający musi następnie uzyskać właściwy adres fizyczny MAC w sieci Ethernet lub Token Ring węzła, do którego chce wysyłać wiadomości. Dokonuje się tego przy użyciu protokołu ARP (Address Resolution Protocol). ARP wysyła ramkę z adresem rozgłoszeniowym i sprawdza, która ze stacji posiada szukany adres IP (zawarty również w tej ramce) i odpowie na niego. Stos protokołów IP stosuje ARP jedynie wówczas, gdy stacje źródłowa i docelowa znajdują się w tej samej podsieci, co stwierdza się za pomocą tzw. maski podsieci.

38 Usługi sieciowe poczta elektroniczna - usługi informacyjne WWW ftp - transfer plików telnet - komunikacja z zdalnym komputerem rlogin - praca na odległym komputerze talk - rozmowa "ekranowa"

39 Model ISO-OSI 7 Warstwa aplikacji - dostęp użytkownika końcowego do środowiska OSI 6 Warstwa prezentacji Transformacja danych np. szyfrowanie-deszyfrowanie 5 Warstwa sesji sterowanie komunikacją między użytkownikami a administratorem 4 Warstwa transportowa sterowanie wejście-wyjście wiadomości między użytkownikami 3 Warstwa sieci kierowanie pakietami, routing 2 Warstwa łącza danych (przęsło) - kontrola błędów - niezawodność 1 Warstwa fizyczna transmisja przez kanał fizyczny

40 Połączenie nawiązanie komunikacji: Rozpoczyna się zawsze od warstwy 7 Przechodzi kolejno przez warstwy niższe (nie zawsze przez wszystkie np. komputery w tej samej sieci mogą nie używać warstwy sieciowej Enkapsulacja w systemie nadającym ("spakowanie") W systemie odbierającym dekapsulacja ("rozpakowanie")

41 Warstwy - definicja Warstwa to proces (lub urządzenie) wewnątrz systemu komputerowego dla wypełnienia określonej funkcji Czarna skrzynka z wejściami i wyjściami dane proces warstwy dane Wyższa warstwa widzi niższą jako zestaw funkcji do wykorzystania

42 7 Aplikacja Aplikacja 6 Prezentacja Prezentacja 5 Sesja Sesja 4 Transport utworzenie ramek wybór trasy Transport 3 Sieć Sieć Sieć 2 Łącze danych DLC DLC Łącze danych 1 Fizyczna łącze fizyczne system A Fizyczna Węzeł podsieci Fizyczna Fizyczna łącze fizyczne system B DLC- Data Link Control sterowanie łączem danych warstwa 2

43 WARSTWA TYP DANYCH

44 1. Warstwa fizyczna (physical layer) Zapewnia transmisję danych pomiędzy węzłami sieci. Definiuje interfejsy sieciowe i medium transmisji. Warstwa nieinteligentna tylko sygnał brak kontroli przeznaczenia

45 Warstwa fizyczna określa m.in. : Sposób połączenia mechanicznego (wtyczki, złącza), elektrycznego (poziomy napięć, prądów), standard fizycznej transmisji danych. W skład jej obiektów wchodzą min.: W skład jej obiektów wchodzą min.: przewody (kable miedziane, światłowody) karty sieciowe, modemy, wzmacniaki (repeatery), koncentratory.

46 2. Warstwa łącza danych (data link layer) Zapewnia niezawodność łącza danych, Przygotowuje dane ramki (frame) Budowanie struktur do przesyłu

47 Warstwa łącza danych: Kontroluje dostęp - MAC adresy fizyczne kart i innych urządzeń węzłowych. Definiuje mechanizmy kontroli błędów w przesyłanych ramkach lub pakietach - CRC (Cyclic Redundancy Check). Ściśle powiązana z warstwą fizyczną, która narzuca topologię. Warstwa ta często zajmuje się również kompresją danych. W skład jej obiektów wchodzą: sterowniki urządzeń sieciowych, np.: sterowniki kart sieciowych oraz mosty (bridge) przełączniki (switche).

48 3. Warstwa sieciowa (network layer) Jest odpowiedzialna za "trasowanie" (routing) pakietów w sieci, czyli wyznaczenie optymalnej trasy dla połączenia (w niektórych warunkach dopuszczalne jest gubienie pakietów przez tę warstwę). Posługuje się adresami logicznymi IP. Zapewnia metody ustanawiania, utrzymywania i rozłączania połączenia sieciowego. Obsługuje błędy komunikacji (pomija niepoprawne pakiety). W skład jej obiektów wchodzą m.in.: routery

49 4. Warstwa transportowa (transport layer) Zapewnia transfer danych typu point-to-point. Dba o kolejność pakietów (ramek) otrzymywanych przez odbiorcę. Sprawdza poprawność (CRC) przesyłanych pakietów (w przypadku ich uszkodzenia lub zaginięcia, zapewnia ich retransmisję). Powyżej tej warstwy dane mogą być traktowane jako strumień.

50 5. Warstwa sesji (session layer) Zapewnia aplikacjom na odległych komputerach realizację wymiany danych pomiędzy nimi. Kontroluje nawiązywanie i zrywanie połączenia przez aplikację. Jest odpowiedzialna za poprawną realizację zapytania o daną usługę.

51 6. Warstwa prezentacji (presentation layer) Zapewnia tłumaczenie danych, definiowanie ich formatu oraz odpowiednią składnię, przekształcenie danych na postać standardową, niezależną od aplikacji. Rozwiązuje także problemy jak niezgodność reprezentacji liczb, znaków końca wiersza, liter narodowych itp. Odpowiada także za kompresję i szyfrowanie.

52 7. Warstwa aplikacji (application layer): Zapewnia aplikacjom metody dostępu do środowiska OSI. Warstwa ta świadczy usługi końcowe dla aplikacji, min.: udostępnianie zasobów (plików, drukarek). Na tym poziomie rezydują procesy sieciowe dostępne bezpośrednio dla użytkownika