Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci

Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci

Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci
W miarę rozwoju sieci komputerowych pojawiały się różne rozwiązania organizujące
elementy w sieć komputerową. W celu zapewnienia kompatybilności rozwiązań różnych
producentów oraz opartych na różnych platformach sprzętowych i programowych
opracowano modele funkcjonowania sieci komputerowych. Modele te podzieliły jedno duże
zadanie mające umożliwiać wzajemną komunikację w sieci na szereg podzadań i funkcji,
które muszą być zrealizowane aby taka komunikacja była możliwa.
Modele referencyjne dzielą procesy zachodzące podczas sesji komunikacyjnej na warstwy
funkcjonalne, które zorganizowane są według naturalnej sekwencji zdarzeń zachodzących
podczas wymiany danych pomiędzy urządzeniami.
Istnieją dwa podstawowe modele: model referencyjny Połączonych Systemów Otwartych
(Open System Interconnection – OSI) opracowany przez organizację standaryzującą ISO –
nazwany modelem ISO OSI oraz model opracowany przez Amerykański Departament
Obrony (Department of Defense – DoD) zwany również modelem TCP/IP gdyż bazuje on w
opisie na funkcjonującym w momencie jego powstawania stosie protokołów TCP/IP..
Model OSI (Open System Interconnection) to standard zdefiniowany przez ISO oraz ITU-T,
opisujący strukturę komunikacji sieciowej. Jest traktowany jako model odniesienia (wzorzec)
dla większości rodzin protokołów komunikacyjnych. Podstawowym założeniem modelu jest
podział systemów sieciowych na 7 warstw współpracujących ze sobą w ściśle określony
sposób.
Te warstwy to:
- warstwa fizyczna
- warstwa łącza danych
- warstwa sieci
- warstwa transportu
- warstwa sesji
- warstwa prezentacji
- warstwa aplikacji
Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci
Każda z tych warstw odpowiedzialna jest za wykonanie określonych dla niej funkcji, które są
zrealizowane przez urządzenia lub protokoły do niej przypisane.
Np. warstwa fizyczna odpowiedzialna jest za definiowanie składników sieci niezbędnych do
obsługi elektrycznego, optycznego, radiowego wysyłania i odbierania sygnałów, opisuje
mechanizmy potrzebne do obsługi transmisji danych, takie jak techniki sygnalizacyjne,
napięcie prądu elektrycznego przenoszącego sygnał, rodzaje nośników i odpowiadające im
właściwości impedancji, elektroniczne składniki kart sieciowych, a nawet fizyczny kształt
złącza używanego do terminacji nośnika.
Warstwa łącza danych opisuje adresowanie fizyczne elementów sieci, metody dostępu do
medium komunikacyjnego, zajmuje się ona pakowaniem danych w ramki i wysyłaniem do
warstwy fizycznej.
Warstwa sieci wprowadza adresowanie logiczne oraz określa zasady wyznaczania trasy
pakietu do celu.
Warstwa transportowa pozwala na identyfikacją aplikacji, które mają się ze sobą
komunikować, pozwalając na zdefiniowanie nie tylko, które komputery mają się ze sobą
komunikować (za co dopowiada warstwa sieci), ale również pomiędzy którymi aplikacjami
odbywa się wymiana danych.
Warstwa sesji definiuje jak aplikacje rozpoczynają, kontrolują i kończą konwersację.
Warstwa prezentacji gwarantuje że informacja wygenerowana w systemie wysyłającym
zostanie odczytana i poprawnie zinterpretowana w systemie odpierającym, odpowiada za
kodowanie i kompresję danych.
Warstwa aplikacji dostarcza usług dla aplikacji użytkownika.
Drugim modelem opisującym zasady działania sieci to model Amerykańskiego Departamentu
Obrony (DoD). Jego cel jest analogiczny jak modelu OSI, czyli podział całego zagadnienia
komunikacji sieciowej na szereg współpracujących ze sobą warstw, różnica polega jednak na
sposobie podziału zadań na te warstwy.
Wykład „Zarządzanie infrastrukturą sieciową” oparty będzie na modelu DoD. Zadania
związane z projektowaniem sieci oraz zarządzaniem nią zostaną przedstawione według
poszczególnych warstw tego modelu.
Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci
Model DoD składa się z czterech warstw:
- warstwy dostępu do sieci,
- warstwy intersieci,
- warstwy transportu i
- warstwy aplikacji.
Przedstawimy teraz podstawowe zadania każdej z tych warstw.
Warstwa dostępu do sieci:
•
Definiuje elektryczne, mechaniczne, proceduralne specyfikacje dla aktywacji,
utrzymania i deaktywacji fizycznego połączenia pomiędzy systemami oznacza to,
że jego rolą jest transformacja bitów w elektromagnetyczny (lub równoważny)
sygnał dla określonego medium transmisyjnego (kabel miedziany, światłowód,
eter itp.).
•
Określa fizyczne charakterystyki medium transmisyjnego takie jak np. poziomy
napięcia, zmiany napięcia, możliwa przepustowość, maksymalny dystans dla
transmisji, fizyczne konektory.
•
Określa sposób dostępu do łącza.
•
Adresuje elementy sieci poprzez adresy sprzętowe.
•
Dostarcza kontroli przepływu bitów z poziomu fizycznego (CRC).
•
Organizuje przesyłaną informację w ramki.
Przykładowe technologie tej warstwy to: Ethernet, Token Ring, FDDI, Frame Relay.
Rozwiązania tej warstwy z reguły nie wymagają zarządzania i administracji a jedynie wyboru
odpowiedniej technologii w oparciu o takie kryteria jak:
•
koszt instalacji
•
łatwość instalacji
•
prędkość transmisji
•
poziom zanikania sygnału (rozmiar sieci)
•
podatność na zakłócenia.
Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci
Warstwa intersieci:
•
Dostarcza logicznego adresowania elementów sieci.
•
Definiuje dostarczanie informacji pomiędzy hostami („host-to-host delivery”).
•
Wyznacza drogę przekazywania informacji do celu (routing).
•
Dzieli i odbudowuje informacje w pakiety spełniające wymagania medium
transmisyjnego.
Przykładowe protokoły to: IP (w sieciach TCP/IP), IPX (IPX/SPX), AppleTalk.
Projektowanie i zarządzanie siecią na tej warstwie dotyczyć będzie głownie:
•
zaprojektowania spójnej adresacji logicznej elementów sieci
•
wyboru i zarządzania protokołami routingu
Warstwa transportu:
•
Definiuje adresowanie procesów (aplikacji) – zapewniając tzw. „end-to-end
delivery”.
•
Opcjonalnie zapewnia mechanizmy kontroli przesyłania danych np. poprzez
mechanizm potwierdzeń, retransmisji.
Przykładowe protokoły to: UDP, TCP (w sieci TCP/IP), SPX (IPX/SPX)
Warstwa aplikacji:
•
Dostarcza usług dla aplikacji użytkownika
•
Najwyższy poziom, w którym pracują użyteczne dla człowieka aplikacje jak, np.
serwer WWW czy przeglądarka internetowa. Obejmuje ona zestaw gotowych
protokołów, które aplikacje wykorzystują do przesyłania różnego typu informacji
w sieci.
Przykładowe protokoły tej warstwy to: SMB, NCP, DNS, SMTP, TFTP, FTP, TELNET itp.
Zarządzanie infrastrukturą sieciową – Modele funkcjonowania sieci
Trzy najniższe warstwy (dostępu do sieci, intersieci, transportu) są odpowiedzialne za
komunikację niezależnie od tego jakiego typu usługi i zasoby są dostępne w sieci, natomiast
rozwiązania warstwy aplikacyjnej związane są z typem działalności firmy/organizacji w
której znajduje się sieć.
Ze względu na ten sam cel przypisany do obu modeli, często dokonywane są próby ich
porównania oraz mapowania ich warstw w oparciu o analizę przypisanych do nich zadań.
Najlepsze odwzorowanie pokazane jest na poniższym rysunku:
W dalszych wykładach w oparciu o przedstawiony tutaj model DoD przedstawione zostaną
zasady projektowania sieci, wdrażania i testowania usług w sieci oraz zarządzania siecią.
Zarządzanie siecią zostanie przedstawione w oparciu o takie zagadnienia jak:
•
zarządzania awariami,
•
zarządzanie konfiguracjami,
•
zarządzanie rozliczaniem,
•
zarządzanie wydajnością (uzgadnianie poziomów usług) ,
•
zarządzanie
bezpieczeństwem
(identyfikacja
przeciwdziałania tym zagrożeniom).
zagrożeń,
mechanizmy