moments-in-the-internet-historydostęp do plików zdalnych. ... odzyskiwanie pakietów utraconych 53 Warstwa dostępu do sieci Warstwa internetowa Warstwa transportowa Warstwa aplikacji

Technologie informacyjne

Technologie sieci lokalnych

dr inż. Michna Michał, Politechnika Gdańska 2010/2011

Historia Internetu

2

3 http://joaobordalo.com/articles/2009/05/22/moments-in-the-internet-history

http://joaobordalo.com/articles/2009/05/22/moments-in-the-internet-history









Global Internet Map

4

http://www.telegeography.com/product-info/map_internet/index.php

Użytkownicy internetu online

5


6


7

World Connection Density

http://chrisharrison.net/projects/InternetMap/index.html

8

World City-to-City Connections


9

European City-to-City Connections


10

Warstwowy modelu OSI

7. Warstwa aplikacji

6. Warstwa prezentacji

5. Warstwa sesji

4. Warstwa transportowa

3. Warstwa sieciowa

2. Warstwa łączy danych

1. Warstwa fizyczna

Warstwa powinna zostać dodana tylko

wtedy, gdy wymagany jest następny poziom

abstrakcji.

Każda warstwa ma spełniać pewną

konkretną funkcję.

Funkcja warstwy powinna być wybierana z

myślą o tworzeniu standardów protokołów

międzynarodowych.

Granice warstwy powinny zostać dobrane

tak, aby zminimalizować przepływ

informacji pomiędzy warstwami.

Liczba warstw powinna być na tyle duża,

aby umożliwić oddzielenie konkretnych

funkcji i jednocześnie na tyle mała, aby nie

czynić architektury zbyt skomplikowaną.

1111

1. Warstwa fizyczna

Kontroluje sposób wysyłania i odbierania strumieni bitów

do i z nośnika fizycznego

Składa się z elektrycznych, optycznych i fizycznych

elementów sieci

Przenosi sygnały dla wszystkich warstw leżących powyżej

Stosowane jest kodowanie danych

1212

1. Warstwa fizyczna

Technika transmisji za pomocą

sygnałów pasma podstawowego (cyfrowo)

sygnałów szerokopasmowych (analogowo).

Urządzenie transmisji- bity transmitowane są jako

sygnały elektryczne

sygnały świetlne

1313


19

udostępnianie zasobów i przeadresowywanie urządzeń.

dostęp do plików zdalnych.

dostęp do zdalnych drukarek.

obsługa komunikacji międzyprocesowej.

obsługa wywołań procedur zdalnych.

zarządzanie siecią.

usługi katalogowe.

Poczta elektroniczna.

Symulacja terminali wirtualnych

19

Przepływ danych w modelu OSI

2020

pakiet

ramka

bit

wiadomość

wiadomość

wiadomość

wiadomość

Media transmisyjne

21

Skrętka

nieekranowana (UTP – Unshielded Twisted Pair) kategorii 5

(100 Mb/s)

foliowana (FTP – Foiled Twisted Pair) Gigabit Ethernet (1 Gb/s)

ekranowana (STP – Shielded Twisted Pair)

Kabel współosiowy (koncentryczny)

Cienki Ethernet (Thin Ethernet) – (sieć typu 10Base-2)

Cienki Ethernet (Thin Ethernet) – (sieć typu 10Base-2)

Kabel światłowodowy

Fale radiowe

Podczerwień

21

Topologie sieci LAN

22

magistrali (bus)

pierścienia (ring)

gwiazdy (star)

drzewiasta (tree) – (hierarchiczna gwiazda)

mieszana

22

Sieci LAN typu magistrala

23

Zalety:

stosunkowo niski koszt instalacji w porównaniu z siecią

zbudowaną w oparciu o skrętkę

Wady:

trudności w lokalizowaniu usterki zwłaszcza przy większej

liczbie komputerów

podłączenie nowego stanowiska wymaga rozpięcia kabla

awaria lub rozpięcie kabla skutkuje unieruchomieniem całego

segmentu sieci

niezawodność jest niższa, niż sieci opartych na skrętce

prędkość przesyłu danych ograniczona do 10 Mb/s

23

Sieci LAN typu gwiazda

24

Zalety:

łatwa instalacja (standardowo instalowane w nowych

budynkach)

duża niezawodność

awaria bądź rozpięcie kabla powoduje tylko odcięcie jednego

stanowiska

stosunkowa łatwość lokalizacji usterki

Wady:

ograniczona długość odcinków kabla z uwagi na małą

odporność na zakłócenia

większy koszt instalacji niż w przypadku kabla koncentrycznego

24

Standardy sieci Ethernet

25

przepustowości wyrażonej w Mb/s – 10, 100, 1000

rodzaj transmisji Base – transmisja w paśmie podstawowym (Baseband Network)

Broad – transmisja przy wykorzystaniu częstotliwości nośnej (BroadbandNetwork)

rodzaj zastosowanego medium 2 – cienki kabel koncentryczny (Thin Ethernet)

5 – gruby kabel koncentryczny (Thick Ethernet)

T – skrętka (Twisted Pair)

F – światłowód (Fiber Optic)

dodatkowe oznaczenie X – transmisja po jednej parze w każdą stronę (dla 100Base-T i 100Base-F)

4 – transmisja przy wykorzystaniu 4 par na raz oraz kabla miedzianego kat. 3, 4 lub 5 (dla 100Base-T)

L – zwiększona długość segmentu do 2000 m (dla 10Base-F)

25

Standardy sieci Ethernet

26

Ethernet 10Base-5 10Base-3 10Base-T 10Base-FL 100Base-T

Przepływność

MB/s10 10 10 10 10 100

Maksymalna

długość

segmentu

500 500 185 100 2000 185

MediumKabel

koncent.

Kabel

koncent.

Kabel

koncent.UTP Światłowód UTP

Topologia Magistrala Magistrala Magistrala Gwiazda P2P Gwiazda

26

Charakterystyka mediów 100Base-T

27

100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4

KabelUTP kat-5

STP

62,5/125mm

Wielomod

światłowód

UTP kat-3,4 lub 5

Liczba par 2 pary 2 włókna 4 pary

Łączówka J-45Duplex SCmedia

(MIC) STRJ-45

Max. dł.

segmentu100m 400m 100m

Maksymalna

średnica sieci200m 400m 200m

27

Gigabit Ethernet

28

Zgodny z IEEE 802.3

Wymaga modyfikacji układów transmisyjnych dla

osiągnięcia przepływności 250 Mbod / parę

1000Base-T - 100m skrętka

1000Base-SX - 550m światłowód wielomodowy

1000Base-LX - 10km światłowód jednomodowy

1000Base-LH - do 100km

28

Wireless LAN (WiFi)

29

Standard IEEE 802.11

802.11a – 54 Mb/s częstotliwość 5 GHz

802.11b – 11 Mb/s częstotliwość 2,4 GHz posiada zasięg

ok. 30 m w pomieszczeniu i 120 m w otwartej przestrzeni

802.11n – 100-600 Mb/s

802.11g – 54 Mb/s częstotliwość 2,4 GHz, obecnie

najpopularniejszy standard WiFi, który powstał w czerwcu

2003 roku

29

Sprzęt sieciowy

31

Karta sieciowa

(NIC - Network Interface Card)

32

przekształcanie pakietów danych w sygnały, które są

przesyłane w sieci komputerowej

posiada własny, unikatowy w skali światowej adres

fizyczny, znany jako adres MAC

różne złącza dla medium transmisyjnego

dane są przekształcane na sygnały elektryczne, kodowane,

kompresowane i wysyłane do odbiorcy

Koncentrator (hub)

34

pracuje w warstwie fizycznej (warstwa 1)

pakiety wchodzące przez jeden port są transmitowane na

wszystkie inne porty

pracują w trybie half-duplex (transmisja tylko w jedną

stronę w tym samym czasie).

nie analizuje ramki pod kątem adresu MAC oraz IP

Przełącznik (switch)

35

pracuje w warstwie łącza danych (warstwa 2)

umożliwiają zmniejszenie obciążenia w sieci, poprzez jej

podział na mikrosegmenty i tzw. przełączanie

(komutowanie)

transmisja pakietów odbywa na podstawie adresów MAC

kart sieciowych

działa w trybie full-duplex

działa w oparciu o tryb pracy:

cut through (przełączanie bezzwłoczne)

store&forward (zapamiętaj i wyślij)

możliwość budowania sieci wirtualnych VLAN

Router

37

działa na poziomie warstwy sieciowej (warstwa 3)

Router jest urządzeniem konfigurowalnym, pozwala

sterować przepustowością sieci i zapewnia pełną

izolację pomiędzy segmentami

Segmentacja sieci powoduje, że poszczególne podsieci

są od siebie odseparowane i pakiety nie przenikają z

jednej podsieci do drugiej

Komunikacja w sieci z routerem oparta jest na

adresacji logicznej, co pozwala np. na fizyczne

umiejscowienie adresata

Routing IP

3838

38

Sieci przewodowe

39

Routery i modemy ADSL (Neostrada Net24 Dialog)

Routery (telewizje kablowe, sieci osiedlowe)

Karty sieciowe

Przełączniki niezarzadzalne (switch)

Przełączniki zarządzalne (switch)

Serwery wydruku

Kamery IP

Zapory ogniowe (firewall)

Przełączniki KVM

Urządzenia multimedialne (DVD, NAS)

Sieci bezprzewodowe

40

karty sieciowe (PCI, PCMCIA, USB)

routery i modemy ADSL (Neostrada, Net24, Dialog, itp)

routery (telewizje kablowe, sieci osiedlowe)

punkty dostepowe (Access point) i inne

adaptery Bluetooth

kamery IP

urządzenia multimedialne (DVD, NAS itp)

serwery wydruku

Internet mobilny

Sieci komórkowe 2G

GPRS (General Packet Radio Service ) 30-80 kb/s

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) 236.8 kbit/s

Sieci komórkowe 3G UMTS

HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) 21.6 Mbit/s

HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) 5.76 Mbit/s

CDMA Code Division Multiple Access

Internet 4G (Super 3G)

LTE Long Term Evolution 150 Mbit/s / 50 Mbit/s

41

Internet mobilnyWCDMA

(UMTS)HSPA HSPA+ LTE

Max przepływność

Down 384 kbps 14 Mbps 28 Mbps 150 Mbps

Max przepływność

Up128 kbps 5,7 Mbps 11 Mbps 50 Mbps

Opóźnienie 150 ms 100 ms 50ms (max) ~10 ms

3GPP releases Rel 99/4 Rel 5 / 6 Rel 7 Rel 8

Rok wejścia

na rynek2003 / 4

2005 / 6 HSDPA

2007 / 8 HSUPA2008 / 9 2010/ 11

Metoda

wielodostępuCDMA CDMA CDMA

OFDMA / SC-

FDMA

42

State of the Mobile Web, 09/2010

43http://www.opera.com/smw/2010/09/#chart_pages

44

ARPANET -> INTERNET

45

A map of the ARPANET in December 1970

ARPANET -> INTERNET

46

Architektura protokołów TCP/IP

4747

model DARPA (U.S. Department of Defence Advanced Research Projects Agency)


48


Istotne są protokoły według których warstwy wymieniają

się informacjami

TCP/IP został zaprojektowany tak, aby być niezależnym od

metody dostępu do sieci, formatu ramki i nośnika

TCP/IP może być używany do łączenia różnych rodzajów

sieci, takich jak Ethernet i Token Ring (LAN), X.25, Frame

Relay (WAN)

Niezależność od żadnej konkretnej technologii daje

TCP/IP możliwość zaadoptowania do nowych technologii

49

Warstwa dostępu do sieci Warstwa internetowa Warstwa transportowa Warstwa aplikacji

1. Warstwa dostępu do sieci

50

Warstwa interfejsu sieciowego jest odpowiedzialna za

umieszczanie pakietów TCP/IP w nośniku sieciowym i

odbieranie pakietów TCP/IP z tego nośnika

Warstwa interfejsu sieciowego otacza warstwy połączenia

i fizyczną modelu OSI

Warstwa dostępu do sieci jest najniższą warstwą i to ona

zajmuje się przekazywaniem danych przez fizyczne

połączenia między urządzeniami sieciowymi

Najczęściej są to karty sieciowe lub modemy

50


2. Warstwa internetowa

51

Warstwa internetowa jest odpowiedzialna za

adresowanie, pakowanie i funkcje routowania

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 - routery

51


2. Warstwa internetowa - protokoły

52

Internet Protocol (IP)

adresowanie IP, routing oraz dzielenie i łączenie pakietów

Address Resolution Protocol (ARP)

przekształcanie adresów warstwy internetowej na adresy

warstwy interfejsu sieciowego, takie jak adres sprzętowy

Internet Control Message Protocol (ICMP)

funkcje diagnostyczne i zgłaszanie błędów niedostarczenia

pakietów IP.

Internet Group Management Protocol (IGMP)

zarządzanie transmisjami grupowymi.

52



53

Warstwa transportowa zapewnia pewność przesyłania

danych oraz kieruje właściwe informacje do

odpowiednich aplikacji (porty)

Transmission Control Protocol (TCP)

ustanowienie połączenia

kolejkowanie

potwierdzanie wysyłanych pakietów

odzyskiwanie pakietów utraconych

53



54

Warstwa transportowa zapewnia pewność przesyłania

danych oraz kieruje właściwe informacje do

odpowiednich aplikacji (porty)

User Datagram Protocol (UDP)

przesyłanie małej ilość danych

koszt tworzenie połączenia TCP jest zbyt wysoki

54



Warstwa aplikacji umożliwia aplikacjom korzystanie z usług

innych warstw i określa protokoły używane przez aplikację

do wymiany danych

HypertextTransfer Protocol (HTTP)

File Transfer Protocol (FTP)

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Telnet

Domain Name System (DNS)

Routing Information Protocol (RIP)

Simple Network Management Protocol (SNMP)

5555


Kapsułkowanie danych

56

IP Internet Protocol

nie ustanawia połączenia, jest mniej niezawodny

adresowanie i routing pakietów pomiędzy hostami

podstawowa jednostka przesyłanych danych nazywana

jest datagramem

nie zajmuje się kontrolą błędów

pakiet IP może zostać zgubiony, dostarczony poza

kolejnością, zdublowany lub opóźniony

5757



5858

IHL (Internet Header Length) - długość nagłówka

wyrażona w ilości 4 bajtowych cześci (np. wartość 5

onacza 20 bajtów)



5959

Typ Obsługi (Type of Service) - określa jaki priorytet

pakiet powinien mieć



6060


Długość całkowita - zawiera długość pakietu w

bajtach (maksimum 65535 bajtów - maksymalna

wartość liczby 16-bitowej; minimum 20 bajtów, bo

taka jest długość nagłówka)


6161

Identyfikator - pomaga poskładać pakiet, który został

podzielony na części



6262


Flagi - jedna flaga mówi czy pakiet może być

fragmentowany (DF: Don't fragment), druga mówi czy

istnieją następne fragmenty danego pakietu (MF:

More Fragments) - ostatni fragment ma ustawione

MF na 0


6363

Przemieszczenie fragmentu - pole służy do złożenia w

całość pakietu, określając miejsce danego fragmentu

w całym pakiecie



6464


TTL (Time To Live) - ilość przeskoków przez które

może przejść zanim zanim zostanie zignorowany

(rutery, komputery zmniejszają tę wartość o 1, gdy

przesyłają pakiet), np. TTL = 16 pozwala na przejście

przez 16 ruterów zanim zostanie usunięty)


6565

Protokół - zawiera protokół (TCP, UDP, ICMP, itd.)



6666

Suma kontrolna nagłówka - liczba używana w

sprawdzaniu poprawności nagłówka



6767

Adres żródłowy i Adres docelowy

32 bitowe adresy IP


Adresowanie IP

68

Każdy host TCP/IP jest identyfikowany przez adres IP

Adres IP jest adresem warstwy sieciowej i nie zależy od

adresu warstwy połączenia (MAC)

Każdy host i składnik sieciowy komunikujący się przez

TCP/IP musi posiadać niepowtarzalny adres IP

68


Adresowanie IP

Każdy adres IP zawiera ID sieci i ID hosta.

ID sieci identyfikuje komputery podłączone do tej samej

fizycznej sieci, ograniczonej przez routery IP.

ID hosta identyfikuje stację roboczą, serwer, router lub innego

hosta TCP/IP w sieci.

Adres IP składa się z 32 bitów (IPv4) lub 64 bitów (IPv6)

Określono pięć klas adresów w celu dopasowania sieci

różnych rozmiarów

6969


Adresowanie IPv4

70

klasa A sieci z bardzo dużą liczbą hostów(27=126 sieci i 224=16.777.216 hostów)

Klasa B sieci średnich i dużych wielkości (16.384 sieci i 65.534 hostów)

Klasa C sieci małe 2.097.152 sieci i 254 hostów

Klasa D zarezerwowane dla adresów multiemisjiIP

Klasa E adres eksperymentalny

70


Adresowanie IPv4

Klasa Najniższy adres Najwyższy adres

A 0.1.0.0 126.0.0.0

B 128.0.0.0 191.255.0.0

C 192.0.1.0 223.255.255.0

D 224.0.0.0 239.255.255.255

E 240.0.0.0 247.255.255.255

71


Adresowanie IPv4

Regionalne Rejestry Internetowe (ang. RIR) –

organizacje zajmujące się przydzielaniem puli

adresów dla poszczególnych dostawców Internetu

(ang. ISP).

Organizacją nadrzędną jest Agencja Zarządzania

Numeracją Internetową (ang. IANA),

Organizacje regionalne:

ARIN (ang. American Registry for Internet Numbers) – dla

rejonu Ameryki Północnej,

RIPE (fr. Réseaux IP Européens) – dla rejonu Europy,

Bliskiego Wschodu i centralnej Azji,

72


http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=ARIN&action=edit&redlink=1

http://pl.wikipedia.org/wiki/RIPE

IPv4 IPv6

73

Źródło: ArsTechnica


Prywatne adresy IPv4

Istnieje pula prywatnych adresów IP. Mogą być one

wykorzystane tylko w sieciach lokalnych

Infrastruktura Internetu ignoruje te adresy IP

Adresy IP dla prywatnych sieci:

10.0.0.0 - 10.255.255.255 – dla sieci prywatnych klasy A

(maska: 255.0.0.0/8)

172.16.0.0 - 172.31.255.255 – dla sieci prywatnych klasy B

(maska: 255.240.0.0/12)

192.168.0.0 - 192.168.255.255 – dla sieci prywatnych klasy C

(maska: 255.255.0.0/16)

Adresy prywatne można wykorzystywać za pomocą

lokalnych routerów w sieciach lokalnych

74

Adresowanie fizyczne

Media Access Control (MAC)

75

sprzętowy adres karty sieciowej Ethernet i Token Ring,

unikalny w skali światowej, nadawany przez producenta

danej karty podczas produkcji

Pierwsze 24 bity oznaczają producenta karty sieciowej,

pozostałe 24 bity są unikalnym identyfikatorem danego

egzemplarza karty

Przestrzeń adresowa i przydzielanie adresów

poszczególnym producentom sprzętu są

zarządzane przez IEEE

00-0A-E6-3E-FD-E1

75

ARP Address Resolution Protocol

76

Protokół odwzorowania adresów (ARP)

Metoda określenia adresu sprzętowego (MAC)

korespondującego z danym adresem IP

ARP przyporządkowuje 32-bitowe adresy IP fizycznym,

48-bitowym adresom MAC

ARP używa emisji na poziomie MAC, aby rozłożyć adres

IP na adres MAC (RFC 826)

komputery używające protokołu ARP przechowują w

pamięci podręcznej ostatnio uzyskane powiązania adresu

IP z adresem fizycznym

76

Rozwiązywanie adresów fizycznych

7777

77

ICMP Internet Control Message Protocol

78

protokół komunikatów kontrolnych internetu

datagram IP nie dociera do miejsca docelowego.

nie można przesyłać dalej datagramów za pomocą routera

IP (bramy) przy bieżącej szybkości transmisji.

router IP przekierowuje hosta wysyłającego dane na

lepszą trasę wiodącą do miejsca docelowego.


TCP Transmission Control Protocol

80

Protokół sterowania transmisją

Zapewnia dostarczanie datagramów IP.

Wykonuje dzielenie na segmenty i

ponownie łączy duże bloki danych

przesłanych przez programy

Zapewnia poprawne szeregowanie i

uporządkowane dostarczanie

podzielonych danych

80


TCP Transmission Control Protocol

81

Sprawdza integralność przesyłanych danych, obliczając

sumy kontrolne

Wysyła komunikaty potwierdzające odebranie danych.

Dzięki funkcji potwierdzania selektywnego są także

przesyłane komunikaty o niedostarczeniu danych.

Umożliwia wybór preferowanej metody transportu

programom, takim jak bazy danych w środowisku

klient/serwer i programy poczty e-mail, które muszą

używać niezawodnej transmisji danych w sesjach.

81


UDP User Datagram Protocol

83

UDP jest protokołem bezpołączeniowym, oferującym

przesyłanie danych metodą zawodną, jako komunikaty

UDP nie retransmituje utraconych danych

Protokół UDP jest opisany w RFC 768

Protokół UDP jest używany przez aplikacje nie

wymagające potwierdzenia odbioru oraz wysyłające małe

ilości danych. Usługa nazw NetBIOS, usługa NetBIOS

datagram i SNMP

83


UDP/TCP

84

UDP TCP

Usługa bez ustanowionego połączenia; między

hostami nie jest ustanawiana sesja

Usługa zorientowana na połączenie; między

hostami jest ustanawiana sesja

Protokół UDP nie gwarantuje dostarczenia

przesyłki, a także potwierdzania i

szeregowania danych.

Protokół TCP gwarantuje dostarczenie

przesyłki dzięki użyciu potwierdzania i

szeregowania dostarczania danych

Programy wykorzystujące protokół UDP

odpowiadają za prawidłowe transportowanie

danych

Programy wykorzystujące protokół TCP mają

zapewniony niezawodny transport danych.

Protokół UDP jest szybki, ma niskie

wymagania organizacyjne i obsługuje

połączenia bezpośrednie i połączenia jednego

punktu z wieloma punktami.

Protokół TCP jest wolniejszy, ma wyższe

wymagania organizacyjne i obsługuje tylko

połączenia bezpośrednie.


Rozwiązywanie nazw

8787

InterNIC stworzył i utrzymuje hierarchiczną przestrzeń nazw zwaną Domain Name System (DNS)


Rozwiązywanie nazw DNS

88

Domeny najwyższego poziomu

COM Organizacja komercyjna

EDU Instytucja naukowa

GOV Instytucja rządowa

MIL Grupa wojskowa

NET Główne centrum wsparcia sieci

ORG Organizacja inna niż powyższe

INT Organizacja międzynarodowa

88


Rozwiązywanie nazw

8989


Literatura

90

http://www.microsoft.com/poland/windows2000/win2000serv/TCPIP/dod_a.mspx

http://www.microsoft.com/poland/windows2000/win2000serv/TCPIP/dod_b.mspx

http://www.pckurier.pl/archiwum/art0.asp?ID=3761

http://teorialan.ttd.pl/index.html

http://www.pcworld.pl/artykuly/40984.html

http://www.staff.amu.edu.pl/~psi/informatyka/tcpip/index.htm#_Intro

http://www.pcworld.pl/artykuly/druk/40984/Jak.dziala.TCP.IP.i.IPv6.html

90

http://www.microsoft.com/poland/windows2000/win2000serv/TCPIP/dod_a.mspx

http://www.microsoft.com/poland/windows2000/win2000serv/TCPIP/dod_b.mspx

http://www.pckurier.pl/archiwum/art0.asp?ID=3761

http://teorialan.ttd.pl/index.html

http://www.pcworld.pl/artykuly/40984.html

http://www.staff.amu.edu.pl/~psi/informatyka/tcpip/index.htm

http://www.pcworld.pl/artykuly/druk/40984/Jak.dziala.TCP.IP.i.IPv6.html

Documents

moments-in-the-internet-historydostęp do plików zdalnych. ... odzyskiwanie pakietów utraconych 53 Warstwa dostępu do sieci Warstwa internetowa Warstwa transportowa Warstwa aplikacji