Klasyfikacja sieci komputerowych Rozległa sieć komputerowa (WAN) Metropolitalna sieć komputerowa (MAN) Lokalna sieć komputerowa (LAN) SAN – Storage Area Network PAN – Personal Area Network

WAN łączy urządzenia znacznie oddalone od siebie geograficznie może łączyć pojedyncze urządzenia (komputery) jak i sieci lokalne lub metropolitalne mogą występować znaczne opóźnienia transmisyjne wysokie koszty korzystania z łączy większe prawdopodobieństwo pojawienia się błędów mniejsza przepustowość łączy w porównaniu z sieciami LAN i MAN umożliwiają komunikację w czasie rzeczywistym pomiędzy użytkownikami łącza punkt-punkt są charakterystyczne dla tego typu sieci przykładowe technologie: ISDN, DSL, Frame Relay, X.25, ATM, T1/E1, SDH/SONET, 10GEthernet

MAN łączy urządzenia na terenie miasta, kampusu, osiedla – odległości sieci lub urządzeń do 50km może łączyć pojedyncze urządzenia (komputery), sieci lokalne, zazwyczaj tego typu sieć składa się z kilku sieci LAN charakterystyczna transmisja rozsiewcza i wielopunktowa

LAN składa się z kilku do kilkuset urządzeń połączonych ze sobą i zlokalizowanych na niewielkim obszarze, połączenia fizyczne między urządzeniami mają ograniczony zasięg współdzielenie zasobów sprzętowych i programowych charakterystyczna transmisja rozsiewcza i wielopunktowa

SAN odseparowana dedykowana sieć służąca do transmisji między serwerami a urządzeniami przechowującymi zasoby (np. macierze dyskowe, bazy danych) separacja ruchu klient-serwer i serwer-urządzenie z zasobami zapewnia wydajność komunikacji serwer-serwer, serwer urządzenie z zasobami, urządzenie z zasobami – urządzenie z zasobami odporność na awarie - tworzenie kopii - „mirror” skalowalność - różne technologie, możliwość migracji danych, replikacja danych

PAN sieć zlokalizowana na biurku, łączy urządzenia komputer, drukarka, skaner, itp.

WARSTWOWE ARCHITEKTURY SIECIOWE Celem ograniczenia złożoności sieci oraz umożliwienia komunikacji heterogenicznego sprzętu systemy sieciowe są projektowane w sposób strukturalny. Różne funkcje, które realizują przekaz informacji organizuje się w postaci warstw. Całość oprogramowania sieciowego tworzy architekturę warstwową.

usługi wykorzystywane Zasady współpracy warstw - każda warstwa oferuje pewne usługi protokół warstwy określa zasady współpracy jednostek warstwy określone są usługi wykorzystywane przez dana warstwę usługi oferowane jednostkom N+1 obiekt warstwa N usługi wykorzystywane przez jednostki N

Definicja warstwy: specyfikacja usług oferowanych warstwie bezpośrednio wyższej specyfikacja protokołu wewnętrznego warstwy Specyfikacja oferowanych usług jest zbiorem prymitywów (primitive), są to podstawowe rozkazy służące do wywoływania tychże usług. Dokładne znaczenie prymitywu jest określone przez jego parametry (service parameter). Warstwa wyższa za pomocą prymitywów wywołuje usługi warstwy bezpośrednio niższej do przesyłania wiadomości między obiektami tej samej warstwy. Specyfikacja protokołu wewnętrznego warstwy obejmuje definicję wiadomości protokołu wymienianych pomiędzy obiektami równoprawnymi, określenie usług dostarczanych przez warstwę podległą i wykorzystywanych do przekazywania wiadomości w ramach protokołu oraz określenie zasad działania obiektów warstwy.

Adresacja Nazwy służące do identyfikacji aplikacji pracujących w środowisku OSI muszą być jednoznaczne. Adresy obowiązujące w środowisku OSI są złożeniem pewnej liczby podadresów nazywanych punktami dostępu do usług (SAP – Service Access Point). Istnieją one na styku każdej z warstw architektury systemu,w którym pracuje aplikacja. adres aplikacji AP = PSAP + SSAP + TSAP + NSAP xSAP – punkt dostępu oferowany przez warstwę x ( P- prezentacji, S- sesji, T- transportową, N- sieci)

Warstwa N+1 prymitywy SAP warstwy N Warstwa N obiekt warstwy N+1 (entity) obiekt warstwy N+1 (entity) Protokół warstwy N+1 Warstwa N+1 prymitywy SAP warstwy N request confirm indicate response obiekt warstwy N (entity) obiekt warstwy N (entity) Protokół warstwy N+1 Warstwa N

Warstwa N+1 obiekt obiekt Warstwa N obiekt obiekt Prymitywy Usługi oferowane przez daną warstwę są dostępne przez prymitywy – potwierdzane lub niepotwierdzane polecenia. Prymitywy: request, indication, response, confirm. Użytkownik warstwy N Request Confirm Użytkownik warstwy N Response Indicate Usługi oferowane Warstwa N+1 obiekt obiekt Usługi wykorzystywane Wiadomość protokołu Warstwa N obiekt obiekt

Współdziałanie w warstwie i pomiędzy warstwami Współpraca obiektów równoprawnych w warstwie następuje przez wymianę informacji między nimi z wykorzystaniem usług dostarczanych przez warstwę bezpośredni niższą oraz zgodnie z regułami określonymi przez protokół. Protokół określa wymianę: informacji sterujących określonych dla danego protokołu, umożliwiają one koordynacje współpracy obiektów (PCI – Protocol Control Information) dane użytkowe (SDU – Service Data Unit) – dane przekazywane między obiektami warstwy w ramach usługi świadczonej dla użytkowników obiektów. Wiadomość protokołu (PDU- Protocol Data Unit) tworzą złączona informacja sterująca i dane użytkowe.

Warstwa N+1 Warstwa N Warstwa N-1 (N+1)-PDU N-SAP N-PCI N-SDU N-PDU

Urządzenie A Urządzenie B Urządzenie C Łącze Sieć Fizyczne połączenie PDU warstwy sieciowej Łącze Sieć Fizyczne połączenie PDU warstwy łącza danych SAP sieci PDU warstwy fizycznej Protokół warstwy sieciowej SAP łącza danych Protokół warstwy Łącza danych SAP fizyczny Protokół warstwy fizycznej Fizyczny interfejs Fizyczny interfejs Medium fizyczne

warstwa aplikacji warstwa prezentacji warstwa sesji Open System Interconnection Reference Model (OSI, OSIRM) warstwa aplikacji warstwa prezentacji warstwa sesji warstwa transportowa warstwa sieci warstwa łącza danych warstwa fizyczna

Wybrane warstwowe architektury sieciowe ISO SNA DNA TCP/IP Aplikacji Usług transakcyjnych Użytkownika Zarządzania Prezentacji Usług prezentacji Sesji Synchronizacji przepływu Nadzoru nad sesją Sterowania transmisją danych Transportowa Nadzoru nad ścieżką połączeniową Sieciowa Sieciowa (rutingu) Łącza danych Sterowania łączem danych Dostępu do sieci Fizyczna

Funkcje poszczególnych warstw 1)  Warstwa fizyczna (physical layer) - styki mechaniczne i elektryczne Opisuje standard połączenia fizycznego, określa, w jaki sposób dane są przekształcane w impulsy elektromagnetyczne (np. sygnał elektryczny o odpowiedniej charakterystyce w kablu, impuls świetlny w światłowodzie). Warstwa 1 określa też charakterystyki transmisyjne nośników (medium transmisyjnego); przyjmuje się, że są one spełnione, same media transmisyjne nie są specyfikowane (nazywa się je często warstwą zerową). Warstwa ta definiuje styk sprzętowy oraz zasady zgodnie z którymi bity przepływają między komunikującymi się stacjami.

2)  Warstwa łącza danych (data link layer) − niezawodna transmisja pomiędzy węzłami sieci Zajmuje się grupowaniem danych wejściowych (z warstwy fizycznej) w bloki zwane ramkami danych (data frames). Ramka zawiera informacje umożliwiające przesłanie danych do miejsca docelowego. Wykorzystywane są tzw. adresy fizyczne. W warstwie 2 opisane są również mechanizmy kontroli poprawności transmisji (wykrywanie błędów, ewentualnie ich korekcja, generowanie ramek powiadomień – acknowledgment). Do zadań warstwy drugiej należy także sterowanie dostępem do medium transmisyjnego. Protokoły tej warstwy to: HDLC, SDLC, LAP-B, seria standardów IEEE 802.

3) Warstwa sieci (network layer) − dobór trasy, adresowanie, ustanawianie oraz likwidacja połączeń Jest odpowiedzialna za określenie trasy przesyłania danych w sieci między stacją źródłową a docelową wzdłuż której przesyłane są informacje. Odpowiada za ochronę sieci przed przeciążeniami, za segmentację pakietów. W warstwie tej odbywa się przezroczysty transfer, tzn. nie ma ingerencji poszczególnych sieci w zawartość przesyłanych pakietów. Wprowadza się także wykrywanie i korekcję błędów w celu zagwarantowania jakości przekazu. W warstwie tej pracuje protokół IP (ze stosu protokołów TCP/IP), IPX (Novell IPX/SPX), DDP (AppleTalk). Protokoły te wykorzystują adresowanie logiczne. Warstwa ta wykorzystywana jest podczas komunikacji komputerów znajdujących się w różnych segmentach sieci, oddzielonych ruterem.

4)  Warstwa transportu (transport layer) – transfer wiadomości przez sieć (end-to-end), segmentacja, obsługa błędów Nadzór nad całością połączenia, niezawodny i przeźroczysty przekaz danych między stacjami końcowymi. Zapewnia kontrolę błędów i przepływu pomiędzy punktami końcowymi, w tym celu wykorzystuje mechanizmy okienkowe, wykrywanie straconych pakietów. Protokoły należące do tej warstwy to np. TCP oraz UDP (z TCP/IP), SPX (Novell IPX/SPX), ATP, NBP, AEP (AppleTalk).

5) Warstwa sesji (session layer) – sterowanie dialogiem między aplikacjami Określa przebieg komunikacji podczas trwania połączenia między stacjami. Zarządza połączeniem pomiędzy dwoma procesami, steruje dialogiem między procesami, innymi słowy określa kto, kiedy i jak długo przekazuje informacje. 6) Warstwa prezentacji (presentation layer) – przekształcanie formatu danych Odpowiedzialna za kompresję, kodowanie, szyfrowanie i translację między różnymi schematami kodowania. 7) Warstwa aplikacji (application layer) Specyfikuje połączenie między aplikacjami a usługami sieci. Zapewnia obsługę użytkownika w dostępie do usług oferowanych przez środowisko OSI.

Typy usług (ISO OSI): -usługa połączeniowa (connection-oriented service) Na przykładzie warstwy łącza danych Zestawienie połączenia logicznego między obiektami warstwy łącza danych przed transferem danych. Ramki przesyłane są numerowane (ramka zostanie odebrana tylko raz i we właściwej kolejności), a protokół tej warstwy gwarantuje odbiór każdej wysłanej ramki. Występują trzy fazy połączenia: zestawianie połączenia, transmisja danych i rozłączanie połączenia.

warstwa N+1 warstwa N warstwa N+1 Connection Request Connection Indication Connection Response Connection Confirmation Data Request Data Indication Data Request (Data Response) Data Indication (Data Confirmation) Data Request Data Indication Disconnect Request Disconnect Indication Disconnect Response Disconnect Confirmation

-usługa bezpołączeniowa niepotwierdzana (connectionless unacknowledged service) Na przykładzie warstwy łącza danych Żadne logiczne połączenie nie jest zestawiane przed ani zwalniane po transmisji danych. Urządzenie nadawcze wysyła niezależne ramki do urządzenia docelowego bez potwierdzenia odbioru przez komputer docelowy. W warstwie łącza nie jest podejmowana próba wykrycia straty ramki ani jej przywrócenia. Operacje wykrywania błędów i odzyskiwania ramek pozostawia się warstwom wyższym.

warstwa N+1 warstwa N warstwa N+1 Data Request Data Indication

-usługa bezpołączeniowa potwierdzana (connectionless acknowledget service) Żadne logiczne połączenie nie jest zestawiane przed ani zwalniane po transmisji danych. Urządzenie nadawcze wysyła niezależne ramki do urządzenia docelowego, każda ramka jest indywidualnie potwierdzana. Dzięki potwierdzeniom mogą być stosowane mechanizmy wykrywania strat ramki i przywracania ramek.

warstwa N+1 warstwa N warstwa N+1 Data Request Data Indication Data Confirmation