Лекция 2. Коммуникации с использованием сетей.

2.1 Платформа для коммуникаций.

Существует множество методов коммуникаций, но все они содержат три основных элемента:

- Источник (source/sender)

- Сообщение (message)

- Канал (channel)

2.1.2 Обмен сообщениями.

На практике большие блоки данных делят на маленькие, перед отправкой их в сеть, этот процесс называется сегментированием(segmentation). За счет этого устройства могут передавать несколько разных блоков данных «одновременно». Процесс используемый для чередования сегментов от разных источников в один поток называется мультиплексированием (multiplexing). Сегменты могут маркироваться номерами для правильной сборки исходного блока данных получателем.

2.1.3 Компоненты сети.

- Устройства (devices)

- Конечные (end devices) — создают и принимают потоки данных

- Промежуточные (intermediary) — устройства обеспечивающие передачу потоков в сети

- Среда передачи (media) — перед передачей данные необходимо кодировать (encoding) в виде электрического/оптического/радио сигнала

- Медный кабель (copper)

- Оптический кабель (fiber)

- Беспроводная среда (wireless)

- Службы и процессы (Services and processes) — ПО установленное на устройствах подключенных к сети

2.2 Локальные, глобальные сети и Интернет.

Локальная сеть (LAN) — сеть под управлением одной организации и обычно расположенная в одной географической области.

Глобальная сеть (WAN) — сети провайдеров (TSP/ISP) которые те предоставляют клиентам для соединения удаленно расположенных локальных сетей. Контролируются провайдером.

Объединенная сеть (Internetwork) — сеть состоящая из соединенных между собой сетей разных организаций.

Интранет (Intranet) — сеть одного предприятия используемая сотрудниками.

2.3 Протоколы

Любая передача информации осуществляется по предопределенным правилам называемым протоколами (protocols). Группа взаимосвязанных протоколов необходимых для успешной передачи данных между двумя узлами в сети называется стек протоколов (protocol suite/stack).

Для повсеместного использования в сетевой индустрии протокол должен быть стандартизирован такими организациями как IEEE или IETF.

Множество различных устройств могут обмениваться данными с использованием одного стека протоколов, т. к. протоколы описывают только функции сети, а не как эти функции должны выполняться.

2.4 Использование многоуровневых моделей.

Преимущества многоуровневой модели:

- Помогает в дизайне протоколов

- Улучшает конкуренцию между производителями оборудования

- Предотвращает влияние изменений одного уровня на другие

- Предоставляет общий язык для описания сетевых функций

Две основные модели протокольная (используется на практике) TCP/IP и эталонная (теоретическая) OSI.

OSI                        TCP/IP

7. Приложений

4. Приложений

Взаимодействует с пользователем

6. Представления

4. Приложений

Представление информации, шифрование, сжатие

5. Сессий

4. Приложений

Установление сессии между приложениями

4. Транспортный

3. Транспортный

Обеспечивает передачу между приложениями, сегментирование, надежность доставки

3. Сетевой

2. Интернет

Обеспечивает передачу между узлами сети, выбор маршрута

2. Канальный

1. Доступ к сети

Обеспечивает передачу в пределах сегмента сети, проверку на ошибки

1. Физичексий

1. Доступ к сети

Передает и принимает биты в виде электрических, оптических импульсов и радио волн

Протокольная Единица Данных (PDU) - блок данных с заголовками конкретного уровня.

Сегмент - PDU транспортного уровня, Пакет - PDU сетевого уровня, Кадр - PDU канального уровня. Инкапсуляция (encapsulation) - добавление к блоку данных заголовка соответствующего уровня, декапсуляция - снятие заголовков с блока данных.

К проходящему сверху вниз по стеку блоку данных на каждом уровне добавляются соответствующие заголовки. Затем получившийся кадр побитно передается в сеть. На стороне приемника блок данных проходит по стеку снизу вверх, заголовки снимаются.

2.5 Сетевая адресация.

На разных уровнях стека протоколов используются разные типы адресации для успешной передачи данных по сети.

На уровне 2 модели OSI используются физические адреса (MAC) для передачи данных в рамках одного сегмента сети.

На уровне 3 модели OSI используются логические адреса (IP) для передачи данных от одного до другого узла сети. Узлы могут находится в разных сегментах сети.

На уровне 4 модели OSI используются номера портов (ports), для передачи потока данных нужному приложению внутри устройства.