Komunikacja w sieci

Platforma komunikacji

Elementy toru komunikacyjnego

Transmisja wiadomości
Komunikacja w postaci jednej wiadomości(np. wideo, e-mail):
Ciągły strumień bitów
Może zablokować sieć
Duże opóźnienia
Nieefektywne użycie
W przypadku błędu - należy przesłać ponownie całą wiadomość
00101010100101010101010101010101010
I have to wait…
Continuous stream of bits

Transmisja wiadomości
Lepsze podejście – segmentacja
Segmentation

Transmisja wiadomości
Zalety
Multipleksacja:
Różne konwersacje mogą się przeplatać.
Segmentation

Transmisja wiadomości
Zalety
Niezawodność
Różne trasy
Alternatywne trasy
Tylko zagubione fragmenty należy przesłać ponownie
X

Wady segmentacji
Wada – zwiększa złożoność.
Analogia: list składający się ze 100 stron zapakowany po jednej kartce
Oddzielne koperty
Kolejność listów

Składniki sieci
Urządzenia (hardware)
Urządzenia końcowe, przełączniki, routery, zapory ogniowe, koncentratory
Media
Okablowanie, bezprzewodowe
Usługi (software)
Aplikacje sieciowe, protokoły routingu, procesy, algorytmy

Urządzenia końcowe
Kilka przykładów urządzeń końcowych to:
komputery (stacje robocze, laptopy, serwery plików, serwery WWW),
drukarki sieciowe,
telefony VoIP,
kamery w systemie do monitoringu,
niewielkie urządzenia mobilne (bezprzewodowe skanery kodów kreskowych, PDA).

Każdy host jest identyfikowany przez adres.
Adres IP (Internet Protocol)
Source Address: 209.67.102.55
Destination Address: 107.16.4.21
209.67.102.55
107.16.4.21

Serwery i klienci
Host
klient, serwer, lub oba.
Oprogramowanie określa rolę.
Serwery dostarczają informacje i usługi do klientów
e-mail lub www
Klienci żądają informacji z serwera
Server
Client

Urządzenia pośredniczące
Urządzenia pośredniczące:
Łączą poszczególne hosty z siecią oraz wiele niezależnych sieci
Przykłady:
urządzenia dostępowe (koncentratory, przełączniki, bezprzewodowe punkty dostępowe),
urządzenia łączące sieci (routery),
serwery komunikacyjne i modemy,
urządzenia zapewniające bezpieczeństwo (firewalle).
routers
switch or hub
switch or hub

Media sieciowe
Medium zapewnia kanał, którym wiadomość jest przesyłana od źródła do celu.
metalowe przewody wewnątrz kabli,
włókna szklane lub plastikowe (światłowód),
transmisja bezprzewodowa.

Media sieciowe
Kryteria wyboru mediów sieciowych to:
odległość, na jaką dane medium może poprawnie transmitować sygnał,
otoczenie, w którym dane medium ma być zainstalowane,
ilość danych oraz prędkość ich transmisji,
koszt danego medium oraz jego instalacji.

Sieci lokalne (LAN)
Local Area Network (LAN)
Pojedyncza sieć zwykle zajmuje jeden, wyodrębniony obszar geograficzny, świadcząc usługi i aplikacje użytkownikom w obrębie jednej jednostki organizacyjnej, takiej jak firma, kampus, czy region.

Sieci rozległe (WAN)
Wide Area Networks (WANs)
Zazwyczaj dzierżawione połączenia między sieciami od dostawcy usług telekomunikacyjnych.
Sieci, które łączą ze sobą sieci LAN znajdujące się w geograficznie odległych lokalizacjach
Dostawcy usług telekomunikacyjnych łączą sieci LAN w róznych lokalizacjach
Dzielne sieci dla danych i video lub sieć konwergentna
T1, DS3, OC3
PPP, HDLC
Frame Relay, ATM
ISDN, POTS

Internet - sieć sieci
ISPs (Internet Service Providers)
Często są to dostawcy usług telekomunikacyjnych
Łączą swoich klientów do internetu
The Internet – ISP łączą się do innych ISPs

Połączenia sieciowe
Karta sieciowa
Porty i interfejsy
Port – fizyczne złącze
Interfejs – łączy do sieci.

Protokoły

Protokół
Protokół – Reguły rządzące komunikacją
Stos protokołów- Grupa zwiazanych ze sobą protokołów
Przykład: TCP/IP

Komunikaty używają wiele protokołów (enkapsulacja)
Komunikaty:
Dane
Wiele protokołów
HTTP Header
Data
Frame Header
IP Header
TCP Header
App Header
Frame Trailer
Data
Protocols

Wiele protokołów (enkapsulacja)
Enkapsulacja – Proces dodawania nagłówków przed danymi lub fragmentów końcowych
Deenkapsulacja – Proces usuwania nagłówków
HTTP Header
Data
Frame Header
IP Header
TCP Header
App Header
Frame Trailer
Data
Protocols

Przykład: protokół – IPv4
Frame Header
IP Header
TCP Header
Frame Trailer
Data
HTTP Header

209.67.102.55
107.16.4.21
Frame Header
IP Header
TCP Header
Frame Trailer
Data
209.67.102.55
107.16.4.21
HTTP Header

Protokoły
Stosy protokołów sieciowych zawierają reguły związane z:
Formatem
Dostępem do medium
Wykrywaniem błędów
Zestawianiem i rozłączaniem

Stosy protokołów i standardy
Początki – korporacyjne urządzenia i protokoły
Aktualnie – standardy przemysłowe
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Przykłady: 802.3 (Ethernet), 802.11 (WLAN)
Internet Engineering Task Force (IETF)
Internet standards
RFCs (Request for Comments)
Przykłady: TCP, IP, HTTP, FTP

Przykład: RFC 791 IPv4

Interakcja protokołów
Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
Protokół który jest odpowiedzialny za interakcje pomiędzy serwerem a klientem

Interakcja protokołów
Transmission Control Protocol (TCP)
Odpowiedzialny za kontrolę informacji wymienianych pomiędzy serwerem a klientem:
Ilość danych
Kontrola przepływu
Niezawodność
segment

Internetwork Protocol (IP)
Przypisuje odpowiednie adresy źródła i celu
Adres źródłowy hosta wysyłającego dane
Adres docelowy jednostki odbierającej
Używany przez routery do wyboru najlepszej trasy
packet

Interakcja protokołów
Protokoły dostępu do sieci (Data link and Physical layer protocols)
Format i fizyczna transmisja danych przez media
frame

Protokoły niezależne od technologii
Protokół IP może być użyty niezależnie od rodzaju mediów
Frame Header
IP Header
TCP Header
Frame Trailer
HTTP Header
T1, DS3, OC3
PPP, HDLC
Frame Relay, ATM
ISDN, POTS
Ethernet
Ethernet
IP Packet
IP Packet
Data

Stosowanie modelu warstwowego

Model warstwowy

Zalety stosowania modelu warstwowego
Stosowanie modelu warstwowego:
Pomaga w projektowaniu protokołów.
Usprawnia konkurencję, ponieważ produkty od różnych dostawców mogą ze sobą współpracować.
Zapobiega przed skutkami wprowadzenia zmian w technologii czy też funkcjonalności w danej warstwie na inne warstwy znajdujące się powyżej lub poniżej.
Wprowadza wspólny język do opisu możliwości i funkcji sieci.

Modele protokołów oraz referencyjne

Modele protokołów oraz referencyjne
Model Open Systems Interconnection (OSI) jest najszerzej stosowany.
Organizacja International Organization for Standardization (ISO) wydała model OSI w1984

Model TCP/IP
Model TCP/IP Model i Stos Protokołów jest otwartym standardem.

Proces komunikacji- enkapsulacja
Enkapsulacja – Proces dodawania nagłówków przed danymi lub fragmentów końcowych
Server
Data
HTTP Header
TCP Header
IP Header
Data Link Header
Data Link Trailer
HTTP Data

Proces komunikacji- deenkapsulacja
Deenkapsulacja – Proces usuwania nagłówków i przekazywania zawartości wy wższym warstwom
Data
HTTP Header
TCP Header
IP Header
Data Link Header
Data Link Trailer
Client
HTTP Data

Wireshark pozwoli nam zobaczyć protokoły

Proces komunikacji
Jednostki danych protokołu (PDU) – Forma jaką przyjmują dane w danej warstwie
PDU mają nazwy zależnie od warstwy, są nazywane zgodnie z protokołami zestawu TCP / IP.
Dane - Ogólne określenie dla PDU używane w warstwie aplikacji.
Segment - PDU warstwy transportowej.
Pakiet (ang. Packet) - PDU warstwy sieci.
Ramka (ang. Frame) - PDU warstwy dostępu do sieci.
Bity (ang. Bits) - PDU używane podczas fizycznej transmisji danych poprzez medium.

Nadawca konstruuje komunikat stosując wielokrotna enkapsulację.
Layer 2 Data Link Frame
Layer 3 IP Packet
Data
HTTP Header
TCP Header
IP Header
Data Link Header
Data Link Trailer
Data
HTTP Header
TCP Header
IP Header
Data Link Header
Data Link Trailer
Odbiorca odczytuje komunikat stosując wielokrotną deenkapsulację.

Kierowanie danych do właściwej aplikacji
Warstwa 4 (TCP/UDP) obsługuje numery portów które reprezentują aplikacje lub usługi do których dane z pakietów są kierowane.
Port docelowy – aplikacja docelowa
Port źródłowy – aplikacja źródłowa