Typy sieci komputerowych i modele transmisji

Spis treści:



Typy sieci komputerowych



Topologia sieci komputerowych



Modele transmisji danych



Model OSI



Kapsułkowanie danych



Warstwy



Warstwa aplikacji



Warstwa prezentacji



Warstwa sesji



Warstwa transportowa



Warstwa sieciowa



Warstwa łącza danych



Warstwa fizyczne



Model TCPI/P

Typy sieci komputerowych



Sieć komputerowa – to zbiór komputerów i
innych urządzeń połączonych ze sobą za
pomocą kanałów komunikacyjnych. Sieć
komputerowa umożliwia wzajemne przekazywanie
informacji oraz udostępnianie własnych zasobów
pomiędzy punktami sieci, czyli urządzeniami
podłączonymi do sieci. Głównym przeznaczeniem
sieci komputerowej – ideą dla której została
stworzona i wciąż jest ulepszana i rozwijana – to
ułatwienie komunikacji pomiędzy ludźmi,
będącymi faktycznymi użytkownikami sieci. Sieć
umożliwia łatwy i szybki dostęp do publikowanych
danych, jak również otwiera techniczną możliwość
tworzenia i korzystania ze wspólnych zasobów
informacji i zasobów danych

Typy sieci komputerowych



Sieć lokalna LAN najmniej rozległa postać sieci
komputerowej, zazwyczaj ogranicza się do jednego budynku
(biura) lub kilku pobliskich budynków (np. bloków na osiedlu).
Techniki stosowane w sieciach lokalnych można podzielić na
rozwiązanie oparte na przewodach lub komunikacji radiowej .
W sieciach lokalnych przewodowych najczęściej używaną
techniką jest Ethernet . Czasem są to takie urządzenia, jak
np. port szeregowy, port równoległy czy port podczerwieni.
W sieciach lokalnych bezprzewodowych najczęściej używaną
techniką jest Wi-Fi, określony standardami IEEE 802.11. Sieci
lokalne podłączone są często do Internetu wspólnym
łączem ADSL lub coraz częściej modemem kablowym od
dostawcy telewizji kablowej lub dedykowanym łączem
symetrycznym.
Sieci lokalne mogą być budowane w oparciu o
różne topologie.

Typy sieci komputerowych



Sieć WAN (z ang. Wide Area Network, rozległa sieć
komputerowa) – sieć komputerowa znajdująca się na
obszarze wykraczającym poza jedno miasto. Łączą ze
sobą urządzenia rozmieszczone na dużych obszarach
geograficznych (np. kraju, kontynentu)



W celu zestawienia łącza lub połączenia między dwoma
miejscami korzystają z usług operatorów
telekomunikacyjnych, np. TP S.A., NASK, Exatel



Wykorzystują różne odmiany transmisji szeregowej



Sieć WAN działa w warstwie fizycznej oraz warstwie łącza
danych modelu odniesienia OSI. Łączy ona ze sobą sieci
lokalne, które są zazwyczaj rozproszone na dużych
obszarach geograficznych. Sieci WAN umożliwiają
wymianę ramek i pakietów danych pomiędzy routerami
i przełącznikami oraz obsługiwanymi sieciami LAN.

Typy sieci komputerowych



Sieć szkieletowa (ang. backbone
network) – sieć telekomunikacyjna, w
tym sieć komputerowa, przez którą
przesyłana jest największa
liczba informacji. Łączy zwykle mniejsze
sieci (sieci lokalne), grupy
robocze, przełączniki, sieci rozległe.
Urządzenia wchodzące w strukturę sieci
szkieletowej z reguły odpowiedzialne są za
funkcjonowanie całej sieci na określonym
obszarze.

Typy sieci komputerowych



Sieć miejska, MAN (ang. Metropolitan Area Network) – duża sieć
komputerowa, której zasięg obejmuje aglomerację lub miasto.
Tego typu sieci używają najczęściej połączeń światłowodowych do
komunikacji pomiędzy wchodzącymi w jej skład
rozrzuconymi sieciami LAN.



Sieci miejskie są budowane przede wszystkim przez duże
organizacje rządowe, edukacyjne lub prywatne, które potrzebują
szybkiej i pewnej wymiany danych pomiędzy punktami w ramach
miejscowości bez udziału stron trzecich.



Przykładem sieci miejskich są sieci budowane przez ośrodki
akademickie, które oprócz łączenia budynków uniwersyteckich w
ramach kampusu muszą także połączyć ośrodki poza głównymi
zabudowaniami. Takie sieci mają też połączenia WAN do innych
uniwersytetów oraz często do Internetu.



Do technologii używanych przy budowaniu takich sieci
należą ATM, FDDI, SMDS oraz ostatnio Gigabit Ethernet. Tam
gdzie niemożliwe jest użycie połączeń światłowodowych często
stosuje się bezprzewodowe połączenia radiowe, laserowe lub
podczerwone.

Topologia sieci komputerowych



gwiazda – komputery są podłączone do jednego, centralnego
punktu zwanego koncentratorem lub przełącznikiem;



gwiazda rozszerzona – posiada punkt centralny i punkty
poboczne. Często spotykana topologia dla sieci
standardu Ethernet;



hierarchiczna – struktura podobna do drzewa binarnego;



magistrala – komputery współdzielą jeden nośnik kablowy;



pierścień – komputery są połączone pomiędzy sobą odcinkami
kabla tworząc zamknięty pierścień, np. token ring;



pierścień podwójny – komputery są połączone dwoma
odcinkami kabla, np. FDDI;



siatka – sieć rozszerzona o połączenia nadmiarowe.
Rozwiązanie stosowane w sieciach, w których jest wymagana
wysoka niezawodność działania.

Modele transmisji danych



Wśród modeli transmisji danych w sieci
możemy wyróżnić dwa główne tj.:



Model OSI



Model TCP/IP

Model OSI

OSI (ang. Open System Interconnection)

lub Model OSI – standard zdefiniowany
przez ISO oraz ITU-T opisujący strukturę
komunikacji sieciowej. Międzynarodowa
Organizacja Normalizacyjna na początku lat
osiemdziesiątych dostrzegła potrzebę stworzenia
modelu sieciowego, dzięki któremu producenci
mogliby opracowywać współpracujące ze sobą
rozwiązania sieciowe. W taki sposób powstała
specyfikacja Open Systems Interconnection
Reference Model, która do polskich norm została
zaadaptowana w 1995 roku.



Model ISO OSI RM jest traktowany jako
model odniesienia (wzorzec) dla większości
rodzin protokołów komunikacyjnych.
Podstawowym założeniem modelu jest
podział systemów sieciowych na 7 warstw
(ang. layers) współpracujących ze sobą w
ściśle określony sposób. Został przyjęty
przez ISO w 1984 roku a najbardziej
interesującym organem jest wspólny komitet
powołany przez ISO/IEC, zwany Joint
Technical Committee 1- Information
Technology (JTC1). Formalnie dzieli się
jeszcze na podkomitety SC.
Dla Internetu sformułowano uproszczony
Model TCP/IP, który ma tylko 4 warstwy

Kapsułkowanie danych



Model OSI opisuje drogę danych od
aplikacji w systemie jednej stacji roboczej
do aplikacji w systemie drugiej. Przed
wysłaniem dane wraz z przekazywaniem
do niższych warstw sieci zmieniają swój
format, co nosi nazwę
procesu kapsułkowania.



Na rysunku można zauważyć jak wraz z
przenoszeniem kombinacji składającej się z danych i
nagłówka warstwy poprzedniej w dół stacji
wysyłającej (lewa strona) ulega ona kapsułkowaniu
pod nagłówkiem warstwy kolejnej. W warstwie
transportu dane obejmują właściwe dane oraz
nagłówek segmentu, natomiast w warstwie
sieciowej dane oprócz właściwych danych i
nagłówka segmentu dodatkowo wzbogacone są o
nagłówek sieciowy, który zawiera adresy logiczne:
źródłowy i docelowy. Adresy te pozwalają wyznaczyć
drogę tych pakietów między dwoma stacjami, które
pracują w odległych sieciach. W warstwie łącza
danych pakiet z poprzedniej warstwy wzbogacony
jest dodatkowo o nagłówek ramki, który określa
sposób przekazania danych przez interfejs sieciowy
do sieci fizycznej.



Ostatnia warstwa – fizyczna – pakiet z
poprzedniej warstwy przekształca do postaci
pozwalającej przesłać informację przewodem
sieciowym lub za pomocą innego nośnika.
Dane wędrują do stacji docelowej i tam są
ponownie przekształcane, najpierw z bitów na
nagłówek ramki oraz pozostałe dane. Kiedy
dane wędrują do wyższych warstw, to właśnie
nagłówki są wykorzystywane do określenia w
jaki sposób dane mają zostać przekazane
wyższym warstwom. W związku z tym, po
dotarciu danych do wyższej warstwy nagłówek
warstwy poprzedniej jest zdejmowany.

Warstwy

Warstwy możemy podzielić na:



warstwy wyższe, wyróżniamy trzy
warstwy górne, czyli warstwę aplikacji,
prezentacji i sesji. Ich zadaniem jest
współpraca z oprogramowaniem
realizującym zadania zlecane przez
użytkownika systemu komputerowego



warstwy niższe, najniższe warstwy to: warstwa
transportowa, sieciowa, łącza danych i fizyczna.
Zajmują się odnajdywaniem odpowiedniej drogi
do celu, gdzie ma być przekazana konkretna
informacja. Dzielą również dane na odpowiednie
dla urządzeń sieciowych pakiety określane często
skrótem PDU (ang. Protocol Data Unit).
Dodatkowo zapewniają weryfikację bezbłędności
przesyłanych danych. Ważną cechą warstw
dolnych jest całkowite ignorowanie sensu
przesyłanych danych. Dla warstw dolnych nie
istnieją aplikacje, tylko pakiety / ramki danych.

Warstwa aplikacji



Warstwa aplikacji jest warstwą najwyższą,
zajmuje się specyfikacją interfejsu, który
wykorzystują aplikacje do przesyłania
danych do sieci (poprzez kolejne warstwy
modelu ISO/OSI). W przypadku sieci
komputerowych aplikacje są
zwykle procesami uruchomionymi na
odległych hostach. Interfejs udostępniający
programistom usługi dostarczane przez
warstwę aplikacji opiera się na obiektach
nazywanych gniazdami (ang. socket).

Warstwa prezentacji



Podczas ruchu w dół zadaniem warstwy prezentacji jest
przetworzenie danych od aplikacji do postaci kanonicznej
zgodnej ze specyfikacją OSI-RM, dzięki czemu niższe
warstwy zawsze otrzymują dane w tym samym formacie.
Kiedy informacje płyną w górę, warstwa prezentacji
tłumaczy format otrzymywanych danych na zgodny z
wewnętrzną reprezentacją systemu docelowego. Wynika
to ze zróżnicowania systemów komputerowych, które
mogą w różny sposób interpretować te same dane. Dla
przykładu bity w bajcie danych w niektórych procesorach
są interpretowane w odwrotnej kolejności niż w innych.
Warstwa ta odpowiada za kodowanie i konwersję danych
oraz za kompresję / dekompresję; szyfrowanie /
deszyfrowanie. Warstwa prezentacji obsługuje np. MPEG,
JPG, GIF itp.

Warstwa sesji



Warstwa sesji otrzymuje od różnych
aplikacji dane, które muszą zostać
odpowiednio zsynchronizowane.
Synchronizacja występuje między
warstwami sesji systemu nadawcy i
odbiorcy. Warstwa sesji "wie", która
aplikacja łączy się z którą, dzięki czemu
może zapewnić właściwy kierunek
przepływu danych – nadzoruje
połączenie. Wznawia je po przerwaniu.

Warstwa transportowa



Warstwa transportowa segmentuje dane oraz
składa je w tzw. strumień. Warstwa ta
zapewnia całościowe połączenie między
stacjami: źródłową oraz docelową, które
obejmuje całą drogę transmisji. Następuje
tutaj podział danych na części, które są
kolejno numerowane i wysyłane do docelowej
stacji. Stacja docelowa po odebraniu
segmentu wysyła potwierdzenie odbioru. W
wyniku niedotarcia któregoś z segmentów
stacja docelowa ma prawo zlecić ponowną
jego wysyłkę (kontrola błędów transportu).

Warstwa sieciowa



Warstwa sieciowa jako jedyna dysponuje wiedzą
dotyczącą fizycznej topologii sieci. Rozpoznaje, jakie
drogi łączą poszczególne komputery i decyduje, ile
informacji należy przesłać jednym z połączeń, a ile
innym. Jeżeli danych do przesłania jest zbyt wiele,
to warstwa sieciowa po prostu je ignoruje. Ona nie
musi zapewniać pewności transmisji, więc w razie
błędu pomija niepoprawne pakiety danych.
Standardowa paczka danych w tej warstwie czasami
oznaczana jest jako NPDU. Nie znajdują się w nim
żadne użyteczne dla użytkowników aplikacje. Jedyne
jego zadanie, to zapewnienie sprawnej łączności
między bardzo odległymi punktami sieci.



Routery są podstawą budowy rozległych sieci
informatycznych takich jak Internet, bo
potrafią odnaleźć najlepszą drogę do
przekazania informacji. Warstwa sieciowa
podczas ruchu w dół umieszcza dane
wewnątrz pakietów zrozumiałych dla warstw
niższych. Jednocześnie warstwa sieci używa
czterech procesów (adresowanie,
enkapsulacja, routing, dekapsulacja). Protokoły
warstwy sieci to: (IPv4, IPv6, NOVELL
IPX, APPLE TALK, CLNS/DECN et).

Warstwa łącza danych



Warstwa łącza danych jest czasami nazywana
warstwą liniową lub kanałową. Ma ona nadzorować
jakość przekazywanych informacji. Nadzór ten dotyczy
wyłącznie warstwy niższej. Warstwa łącza danych ma
możliwość zmiany parametrów pracy warstwy
fizycznej, tak aby obniżyć liczbę pojawiających się
podczas przekazu błędów. Zajmuje się pakowaniem
danych w ramki i wysyłaniem do warstwy fizycznej.
Rozpoznaje błędy związane z niedotarciem pakietu
oraz uszkodzeniem ramek i zajmuje się ich naprawą.
Podczas ruchu w dół w warstwie łącza danych
zachodzi enkapsulacja pakietów z warstwy sieciowej
tak, aby uzyskać ramki zgodne ze standardem.
Czasami są one oznaczane jako LPDU

Warstwa fizyczna



Fundamentem, na którym zbudowany jest model
referencyjny OSI, jest jego warstwa fizyczna.
Określa ona wszystkie składniki sieci niezbędne
do obsługi elektrycznego, optycznego, radiowego
wysyłania i odbierania sygnałów. Warstwa
fizyczna składa się z czterech obszarów
funkcjonalnych:



mechanicznego,



elektrycznego,



funkcjonalnego,



proceduralnego.

Model TCP/IP



Model TCP/IP (ang. Transmission Control
Protocol/Internet Protocol) – teoretyczny model
warstwowej struktury protokołów komunikacyjnych.
Model TCP/IP został stworzony w latach 70. XX
wieku w DARPA, aby pomóc w tworzeniu odpornych
na atak sieci komputerowych. Potem stał się on
podstawą struktury Internetu. Podstawowym
założeniem modelu TCP/IP jest podział całego
zagadnienia komunikacji sieciowej na szereg
współpracujących ze sobą warstw. Każda z nich może
być tworzona przez programistów zupełnie
niezależnie, jeżeli narzucimy pewne protokoły według
których wymieniają się one informacjami. Założenia
modelu TCP/IP są pod względem organizacji warstw
zbliżone do modelu OSI. Jednak liczba warstw jest
mniejsza i bardziej odzwierciedla prawdziwą strukturę
Internetu.

TCP/IP cd.



Model TCP/IP składa się z czterech
warstw.



Warstwa aplikacji,



Warstwa transportowa,



Warstwa Internetu,



Warstwa dostępu do sieci (warstwa
fizyczna).



Warstwa aplikacji - Warstwa procesowa
czy warstwa aplikacji to najwyższy poziom,
w którym pracują użyteczne dla człowieka
aplikacje takie jak np. przeglądarka
internetowa. Obejmuje ona zestaw gotowych
protokołów, które aplikacje wykorzystują do
przesyłania różnego typu informacji w sieci.



Warstwa transportowa - gwarantuje pewność
przesyłania danych oraz kieruje właściwe
informacje do odpowiednich aplikacji. Opiera
się to na wykorzystaniu portów określonych
dla każdego połączenia.



Warstwa Internetu - Warstwa Internetu
lub warstwa protokołu internetowego to sedno
działania Internetu. W tej warstwie przetwarzane
są datagramy posiadające adresy IP. Ustalana
jest odpowiednia droga do docelowego
komputera w sieci. Niektóre urządzenia sieciowe
posiadają tę warstwę jako najwyższą. Są
to routery, które zajmują się kierowaniem ruchu
w Internecie, bo znają topologię sieci.



Warstwa fizyczna - jest najniższą warstwą i to
ona zajmuje się przekazywaniem danych przez
fizyczne połączenia między urządzeniami
sieciowymi. Najczęściej są to karty
sieciowe lub modemy

Ćwiczenia:



Uruchom konsolę systemu Windows przy
pomocy komendy cmd (uruchom-> CMD)
Następnie wpisz polecenia:

Ping, ipconfig oraz ipconfig /all;
A następnie zanotuj i powiedz jakie

informację uzyskałeś po wpisaniu tych
poleceń

Document Outline