Wprowadzenie do protokołów sieciowych

Wprowadzenie do protokołów sieciowych
1.
2.
3.
4.
Podstawowe informacje o modelu referencyjnym ISO-OSI.
Elementarne zasady działania protokołu TCP/IP.
Podstawowe zało enia protokołu trasowania (routingu).
Przynale no protokołów http, smtp itd.
Ad. 1. Model ISO-OSI:
• model, który powstał w wyniku ekspertów organizacji ISO, jako zdefiniowany zbiór
funkcji, zasad i operacji podstawowych wymaganej przy współpracy sieciowej
komputerów,
• siedmiowarstwowy otwarty model odniesienia,
• poszczególne warstwy modelu realizuj wiele ró norodnych funkcji, nieodzownych
dla prawidłowego funkcjonowania sieci,
• stanowi, cało ciow , lecz otwart propozycj architektury sieciowej,
• administratorzy dokonuj wyboru oprogramowania warstw i realizowanych przez
nie funkcji.
Model ISO-OSI:
nazwa warstwy
numer warstwy
Aplikacji
7
Prezentacjinazwa warstwy
6
Sesji
5
Transportu
4
Sieci
3
Ł cza danych
2
Fizyczna
1
Warstwa fizyczna
• zapewnia transmisj danych (przekaz ci gu bitów) mi dzy dwoma lub wieloma
stacjami poł czonymi bezpo rednio wspólnym medium transmisyjnym,
• okre la m.in. sposób poł czenia mechanicznego (wtyczki, zł cza), elektrycznego
(poziomy napi , pr dów), standard fizycznej transmisji danych,
• w skład jej obiektów wchodz min.: przewody, karty sieciowe, modemy,
wzmacniaki, koncentratory
1
Warstwa ł cza danych
• ma za zadanie zapewnienie niezawodnego przekazu ramek danych przesyłanych
kanałem cyfrowym,
• ma za zadanie wykrywanie bł dów (ewentualnie ich korygowanie),
• sterowanie dost pem do medium komunikacyjnego,
• cz sto zajmuje si kompresj danych,
• w skład jej obiektów wchodz sterowniki urz dze sieciowych, np.: sterowniki
(drivery) kart sieciowych oraz mosty (bridge) i przeł czniki (switche).
Warstwa sieciowa
• zapewnia metody ustanawiania, utrzymywania i rozł czania poł czenia
sieciowego,
• dokonuje wyboru trasy przesyłania danych mi dzy stacj ródłow a docelow
(routing),
• obsługuje bł dy komunikacji,
• odpowiada za ochron sieci przed przeci eniami transmisyjnymi,
• W skład jej obiektów wchodz min.: routery.
Warstwa transportowa
• pierwsza licz c warstwa maj ca nadzór nad cało ci poł czenia,
• ma za zadanie zagwarantowa niezawodny przekaz danych mi dzy stacjami
ko cowymi,
• dba o kolejno pakietów otrzymywanych przez odbiorc .
• sprawdza poprawno przesyłanych pakietów i w przypadku ich uszkodzenia lub
zagini cia, zapewnia ich retransmisj ,
• mo e dokonywa podziału zbyt długich wiadomo ci na segmenty.
Warstwa sesji
• zapewnia rodki do nawi zywania i rozwi zywania sesji oraz zarz dzania
poł czeniem (sesj ),
• zapewnia aplikacjom na odległych komputerach realizacj wymiany danych
pomi dzy nimi,
• jest odpowiedzialna za poprawn realizacj zapytania o dan usług ,
• wiele zestawów protokołów nie zapewnia warstwy prezentacji.
Warstwa prezentacji
• zapewnia przekształcanie danych u ytkownika do postaci standardowe w sieci,
2
• realizuje: kodowanie, kompresj i konwersj danych,
• realizuje utajnianie przesyłanych informacji, dokonuj c szyfrowania lub
wprowadzaj c zabezpieczenia kryptograficzne,
• wiele zestawów protokołów nie zapewnia warstwy prezentacji.
Warstwa aplikacji
• pomimo sugestywnej nazwy, nie obejmuje aplikacji u ytkownika, pełni c raczej rol
interfejsu pomi dzy ta aplikacj a usługami sieci,
• pozwala na transmisj plików oraz działanie na zdalnych plikach,
• zapewnia dost p i działanie na zdalnych bazach danych,
• pozwala na zarz dzanie transmisj i wykonywanie zdalnych zada obliczeniowych,
• pozwala na rozsyłanie poczty elektronicznej.
Ad. 2. Elementarne zasady działania protokołu TCP/IP
Protokół TCP/IP
(Transmission ControlProtocol / Internet Protocol
• u ywany w Internecie jak i w sieciach lokalnych,
• standard otwarty- nikt nie jest jego wła cicielem i w zwi zku z tym nikt go nie
kontroluje.
• nie jest to pojedynczy protokół lecz cała rodzina powi zanych ze sob protokołów.
Spo ród nich najwa niejsze s TCP(Transmission Control Protocol) oraz IP(Internet
Protocol),
Protokół TCP/IP
Nazwa
Funkcja
TCP
Transmission Control Protocol. Odpowiada za
nawi zanie i utrzymanie poł czenia mi dzy
komputerem nadawczym a odbiorczym.
IP
Internet Protocol. Odpowiada za
ARP
Address Resolution Protocol. Odpowiada
za skojarzenie adresów ustalonych według
protokołu IP z adresami sprz towymi.
Routing Information Protocol. Odpowiada
za odszukanie najszybszej trasy mi dzy
dwoma wskazanymi komputerami.
RIP
OSPF
Open Shortest Path First. Nast pca protokołu RIP o
zwi kszonej szybko ci i niezawodno ci działania.
ICMP
Internet Control Message Protocol.
Odpowiada za obsług bł dów.
BGP/EGP
Border Gateway Protocol/Exterior Gateway
Protocol. Odpowiada za wymian danych
mi dzy ró nymi sieciami.
Simple Network Managwmwnt Protocol.
Odpowiada za zdalne administrowanie
zasobami sieci.
Point to Point Protocol. Umo liwia prac
3
na ł czach komutowanych(zwykłych lniach
telefonicznych).
SMTP
PPP
Protokół TCP/IP
protokół TCP/IP zawiera cztery warstwy funkcjonalne:
nazwa warstwy
numer warstwy
Aplikacji
4
Transportu
3
Internetu
2
Dost pu do sieci
1
Warstwa dost pu do sieci
• odpowiada w modelu ISO-OSI dwóm pierwszym warstwom, tj. warstwie fizycznej i
warstwie ł czy danych,
• odpowiedzialna za dostarczanie danych do innych urz dze bezpo rednio
przył czonych do sieci
• musi zna szczegóły sieci fizycznej (jej struktur , adresowanie, itd.) w celu
dopasowania formatu danych do wymogów sieci.
Warstwa internetowa
• odpowiada w modelu ISO-OSI warstwie trzeciej,
• podstawowym protokołem tej warstwy jest IP,
• protokół ten jest odpowiedzialny za przesyłanie pakietów zwanych datagramami
mi dzy u ytkownikami sieci,
• protokół bezpoł czeniowy, co oznacza, e datagramy s przesyłane przez sie bez
kontroli poprawno ci ich dostarczenia,
• datagram mo e zosta zgubiony w sieci, przekłamany lub zniekształcony,
• drugim protokołem tej warstwy jest ICMP odpowiedzialny za przesyłania
komunikatów o nieprawidłowo ciach w pracy sieci,
4
Warstwa transportowa
• zapewnia bezpo rednie poł czenie mi dzy ko cowymi u ytkownikami (systemami)
wymieniaj cymi informacje,
• do najwa niejszych protokołów tej warstwy zaliczamy TCP oraz UDP,
• protokół UDP jest protokołem bezpoł czeniowym, nie posiadaj cych mechanizmów
sprawdzania poprawno ci dostarczenia danych do miejsca przeznaczenia,
Warstwa transportowa
• protokół TCP jest protokołem poł czeniowym umo liwiaj cym wykrywanie bł dów
na obu ko cach poł czenia,
• TCP ma mo liwo ustanowienia i utrzymania poł czenia wirtualnego mi dzy
dwoma u ytkownikami w celu przesyłania danych, sterowania przepływem,
przesyłania potwierdze oraz kontroli korekcji bł dów.
Warstwa aplikacji
• zawiera procesy wykorzystuj ce protokoły TCP lub UDP,
• dostarcza protokoły zdalnego dost pu i współdzielenia zasobów,
• do najbardziej znanych protokołów warstwy aplikacji nale :
–
–
–
–
Telnet,
FTP,
SMTP,
HTTP.
• protokoły tej warstwy s uzale nione od funkcjonalno ci ni szych warstw.
Ad. 3. Podstawowe zało enia protokołu trasowania (routingu)
Trasowanie (routing) - mechanizm doboru tras pakietów w sieciach WAN i MAN –
wyznaczenie trasy dla pakietu danych w sieci komputerowej a nast pnie wysłanie go
t tras .
Routing statyczny - trasowanie, w którym wszystkie trasy pakietów s ustalone na
sztywno.
Routing dynamiczny - trasowanie, w którym trasy pakietów s dobierane
dynamicznie, uwzgl dniaj c aktualn topologi i obci enie sieci.
Tablica routingu – posiada j ka dy router, zawiera informacje o s siaduj cych
routerach i sieciach lokalnych.
Słu y ona do wyszukania optymalnej drogi od obecnego poło enia pakietu do
innego miejsca sieci.
Statyczna tablica routingu:
• musi by aktualizowana r cznie przez administratora sieci.
5
Dynamiczna tablica routingu:
• jest aktualizowana automatycznie przez oprogramowanie sieciowe,
• w wypadku zablokowania sieci z powodu ruchu o du ym nat eniu
oprogramowanie sieciowe mo e zaktualizowa tablic , tak aby poprowadzi pakiety
drog omijaj c zator.
Trasowanie dynamiczne – jest wykorzystywane przez routery do pełnienia trzech
podstawowych funkcji:
• wyszukiwanie nowych tras,
• przekazywanie do innych routerów informacji o znalezionych trasach,
• przesyłanie informacji za pomoc owych routerów.
Trasowanie dynamiczne podzielone na trzy kategorie:
• protokoły wektora odległo ci,
• protokoły zale ne od stanu ł cza danych,
• protokoły hybrydowe.
Trasowanie dynamiczne na podstawie wektora odległo ci
• routery przekazuj okresowe kopie tablic routingu do najbli szych s siadów w
sieci,
• ka dy odbiorca tablicy dodaje do niej wektor odległo ci (własn „warto ”
odległo ci),
• umo liwia ka demu routerowi poznanie innych routerów oraz stworzenie
„sumarycznego” obrazu „odległo ci” w sieci,
• jednym z protokołów opartych na tej metodzie jest RIP,
• po awarii ł czy router potrzebuj pewnej ilo ci czasu na poznanie nowej topologii
sieci.
Trasowanie dynamiczne na podstawie wektora odległo ci
6
Trasowanie dynamiczne na podstawie stanu ł cza:
• ogólnie okre lany jako protokół „najpierw najkrótsza cie ka” (ang. SPF – shortest
path first),
• routery utrzymuj zło on baz danych opisuj c topologi sieci,
• zbieraj i przechowuj pełn informacji na temat routerów sieci, a tak e sposobie
ich poł czenia,
• metoda ta w pocz tkowej fazie poznawania topologii sieci mo e przeci y ł cza
transmisyjne,
• wymaga du ej pami ci i szybkiego procesora.
Trasowanie dynamiczne - hybrydowe
• trasowanie zaprojektowane z zamiarem poł czenia najlepszych cech wcze niej
omawianych protokołów,
• stosuje wektor długo ci dla wyznaczenia najlepszych cie ek,
• uaktualnia bazy danych nast puj tylko przy zmianie topologii,
• mniej obci aj procesor ni algorytmy stanu ł cza.
Trasowanie statyczne
• router przesyła pakiety przez z góry okre lone porty,
• rola routera ograniczona wył czenie do przesyłania pakietów,
• sprawdza si wył cznie w przypadku małych sieci, w których przesyłanie danych
odbywa si po tej samej cie ce,
• po ka dej zmianie w dost pno ci routerów lub urz dze transmisyjnych konieczne
jest r czne zaprogramowanie routera.
Ad. 4. Przynale no
protokołów http, smtp, itd.
7
Telnet
• standard protokołu komunikacyjnego u ywanego w sieciach komputerowych TCPIP do obsługi odległego terminala w architekturze klient-serwer,
• umo liwia on u ytkownikowi pracuj cemu na terminalu lub komputerze na
poł czenie i współprac z odległym komputerem, jakby monitor i klawiatura
u ytkownika były podł czone bezpo rednio do tamtej maszyny.
Przynale no protokołów http, ftp, smtp, telnet
• wszystkie powy sze protokoły nale do warstwy aplikacji, która dostarcza
protokoły zdalnego dost pu i współdzielenia zasobów,
• s uzale nione od funkcjonowania warstw ni szych,
• podczas przepływu danych od warstwy aplikacji w dół, ka da z warstw, do danych
otrzymywanych z warstwy wy szej, dodaje własn informacj steruj c w postaci
nagłówka (proces enkapsulacji),
Sprawd czy umiesz:
•
•
•
•
•
przytacza podstawowe informacje o modelu referencyjnym ISO-OSI,
wyja nia elementarne zasady działania protokołu TCP/IP
ró nice mi dzy modelem ISO-OSI a TCP/IP
wyja nia podstawowe zało enia protokołu trasowania (routingu)
rozumie przynale no protokołów http, smtp
8