PROTOKOŁY SIECIOWE

PROTOKOŁY SIECIOWE
czyli reguły umożliwiające komunikację w sieci komputerowej
Model odniesienia ISO/OSI
Wzorzec obrazujący przesyłanie informacji w sieci,
w jaki sposób dane pokonują drogę z jednego
urządzenia
do
innego,
niezależnie
od
wykorzystanego medium transmisyjnego.
Model składa się z siedmiu warstw:
- aplikacji;
- prezentacji;
- sesji;
- transportowej;
- sieci;
- łącza danych;
- fizycznej.
Model TCP/IP
Założenia modelu TCP/IP są pod względem
organizacji warstw zbliżone do modelu OSI. Jednak
liczba warstw jest mniejsza i bardziej odzwierciedla
prawdziwą strukturę Internetu. Model TCP/IP
składa się z czterech warstw:
- aplikacji;
- transportowej;
- internetowa;
- dostępu do sieci.
Porównanie
Warstwa aplikacji
Zapewnia aplikacjom metody dostępu do środowiska OSI. Warstwa ta świadczy usługi końcowe dla
aplikacji, min.: udostępnianie zasobów (plików, drukarek). Na tym poziomie rezydują procesy sieciowe
dostępne bezpośrednio dla użytkownika.
Warstwa prezentacji
Zapewnia tłumaczenie danych, definiowanie ich formatu oraz odpowiednią składnię. Umożliwia
przekształcenie danych na postać standardową, niezależną od aplikacji. Rozwiązuje takie problemy jak
niezgodność reprezentacji liczb, znaków końca wiersza, liter narodowych itp. Odpowiada także za
kompresję i szyfrowanie.
Warstwa sesji
Zapewnia aplikacjom na odległych komputerach realizację wymiany danych pomiędzy nimi. Kontroluje
nawiązywanie i zrywanie połączenia przez aplikację. Jest odpowiedzialna za poprawną realizację zapytania
o daną usługę.
W modelu TCP/IP trzem warstwom górnym odpowiada jedna warstwa – warstwa aplikacji.
Warstwa aplikacji umożliwia aplikacjom korzystanie z usług innych warstw i określa protokoły używane przez
aplikację do wymiany danych.
Najbardziej znanymi protokołami warstwy aplikacji są te, których używa się do wymiany informacji użytkownika:
• Hypertext Transfer Protocol (HTTP) jest używany do przesyłania plików stron internetowych światowej sieci
Web.
• File Transfer Protocol (FTP) jest używany do interakcyjnego przesyłania plików.
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) jest używany do przesyłania poczty i załączników.
• Post Office Protocol 3 (POP3) jest przeznaczony do pracy "offline". Po połączeniu z serwerem cała
nieprzeczytana korespondencja wraz z załącznikami transmitowana jest ze skrzynki pocztowej na serwerze do
foldera na komputerze lokalnym.
• Internet Message Access Protocol (IMAP) poczta przechowywana jest na serwerze w skrzynce pocztowej. Po
połączeniu z serwerem na komputer lokalny transmitowane są jedynie same nagłówki wiadomości.
• Telnet, protokół emulacji terminala jest używany do logowania się zdalnie do hostów.
Dodatkowo, używanie i zarządzanie sieciami TCP/IP ułatwiają następujące protokoły:
• Domain Name System (DNS) jest używany do przekształcenia nazwy hosta na adres IP.
• Routing Information Protocol (RIP) jest protokołem używanym przez routery do wymiany informacji.
• Simple Network Management Protocol (SNMP) jest używany pomiędzy konsolą sieciową a urządzeniami
(routery, mosty, koncentratory) do zbierania i wymiany informacji sterujących.
Warstwa transportowa
Zapewnia przezroczysty transfer danych typu point-to-point. Dba o kolejność pakietów
otrzymywanych przez odbiorcę. Sprawdza poprawność przesyłanych pakietów i w przypadku ich
uszkodzenia lub zaginięcia, zapewnia ich retransmisję.
Protokołami warstwy transportowej są Transmission Control Protocol (TCP) i User Datagram Protocol (UDP).
TCP odpowiada za ustanowienie połączenia, kolejkowanie, potwierdzanie wysyłanych pakietów i za
odzyskiwanie pakietów utraconych.
UDP używany jest, gdy przesyłana jest mała ilość danych (czyli taka, która zmieści się w jednym pakiecie) lub
gdy koszt tworzenie połączenia TCP jest zbyt wysoki.
Warstwa transportowa modelu TCP/IP wykonuje zadania warstwy transportowej modelu OSI oraz część
zadań warstwy sesji modelu OSI.
Warstwa sieci
Zapewnia metody ustanawiania, utrzymywania i rozłączania połączenia sieciowego. Obsługuje błędy
komunikacji. Ponadto jest odpowiedzialna za trasowanie pakietów w sieci, czyli wyznaczenie optymalnej trasy
dla połączenia. W niektórych warunkach dopuszczalne jest gubienie pakietów przez tę warstwę. W skład jej
obiektów wchodzą min.: rutery.
Odpowiednikiem tej warstwy w modelu TCP/IP jest warstwa internetowa, odpowiedzialna za adresowanie,
pakowanie i funkcje routowania. Podstawowe protokoły warstwy internetowej to IP, ARP, ICMP oraz IGMP.
Internet Protocol (IP) to routowany protokół odpowiedzialny za adresowanie IP, routing oraz dzielenie i łączenie
pakietów.
Address Resolution Protocol (ARP) jest odpowiedzialny za przekształcanie adresów warstwy internetowej na
adresy warstwy interfejsu sieciowego, takie jak adres sprzętowy.
Internet Control Message Protocol (ICMP) jest odpowiedzialny za funkcje diagnostyczne i zgłaszanie błędów
niedostarczenia pakietów IP.
Internet Group Management Protocol (IGMP) jest odpowiedzialny za zarządzanie transmisjami grupowymi.
Protokoły routowane, a protokoły routingu
Protokoły wykorzystywane w warstwie sieci w celu transmisji danych pomiędzy hostami za pośrednictwem
routera nazywane są protokołami routowanymi. Protokoły routowane zapewniają transport danych przez
sieć. Protokoły routingu umożliwiają routerowi dokonanie wyboru najlepszej ścieżki prowadzącej ze źródła
do celu.
Routing statyczny:
Routery przesyłają pakiety między sieciami na podstawie tablicy trasowania (ARP) zawierającej:
• adres sieci docelowej i maskę podsieci;
• bramę (gateway).
R1#
ip route
30.0.0.0
255.0.0.0
20.0.0.2
Protokoły routingu to:
Protokół RIP jest protokołem routingu z wykorzystaniem wektora odległości, w którym stosuje się liczbę przeskoków
jako metrykę służącą do określenia kierunku i odległości do dowolnego łącza w intersieci. Jeżeli do punktu docelowego
prowadzi więcej niż jedna ścieżka, protokół RIP wybierze tę, która zawiera najmniejszą liczbę przeskoków. Jednak z
powodu wykorzystania w protokole RIP liczby przeskoków jako jedynej metryki nie zawsze wybrana zostanie najszybsza
ścieżka. Co więcej, protokół RIP nie może dokonywać routingu pakietów na odległości większe niż 15 przeskoków.
Protokół RIPv1 wymaga, żeby wszystkie urządzenia w sieci używały tej samej maski podsieci.
Protokół RIPv2 dokonuje routingu z uwzględnieniem prefiksu i wysyła w ramach aktualizacji tras informacje dotyczące
masek podsieci - routing bezklasowego. W routingu bezklasowym różne podsieci w tej samej sieci mogą mieć różne
maski podsieci. Wykorzystanie różnych masek podsieci w ramach tej samej sieci określane jest mianem maskowania
VLSM (ang. variable-length subnet masking).
Protokół IGRP jest zaprojektowanym przez firmę Cisco protokołem routingu opartym na wektorze
odległości. Protokół IGRP został utworzony specjalnie w celu rozwiązania problemów związanych z
routingiem w dużych sieciach, gdzie zasięg takich protokółów jak RIP okazał się już niewystarczający.
Protokół IGRP wybiera najszybszą dostępną ścieżkę, opierając się na szerokości pasma, obciążeniu,
opóźnieniu i niezawodności. Cechuje go także znacznie większa maksymalna liczba przeskoków w
porównaniu z protokołem RIP. Protokół IGRP korzysta jedyne z routingu klasowego.
Protokół OSPF jest protokołem routingu z wykorzystaniem stanu łącza. Podobnie jak IGRP, protokół EIGRP jest
własnością firmy Cisco. Protokół wyszukiwania najkrótszej ścieżki. Jest rozwiązaniem bezklasowym.
Warstwa łącza danych
Zapewnia niezawodność łącza danych. Definiuje mechanizmy kontroli błędów w przesyłanych ramkach
lub pakietach - CRC (Cyclic Redundancy Check). Jest ona ściśle powiązana z warstwą fizyczną, która
narzuca topologię. Warstwa ta często zajmuje się również kompresją danych. W skład jej obiektów
wchodzą sterowniki urządzeń sieciowych, np.: sterowniki kart sieciowych oraz mosty i przełączniki.
Warstwa fizyczna
Zapewnia transmisję danych pomiędzy węzłami sieci. Definiuje interfejsy sieciowe i medium transmisji.
Określa m.in. sposób połączenia mechanicznego, elektrycznego, standard fizycznej transmisji danych. W
skład jej obiektów wchodzą min.: przewody, karty sieciowe, modemy, wzmacniacze, koncentratory.
Warstwa dostępu do sieci
Jest odpowiedzialna za umieszczanie pakietów TCP/IP w nośniku sieciowym i odbieranie pakietów TCP/IP z tego
nośnika. TCP/IP został zaprojektowany tak, aby być niezależnym od metody dostępu do sieci, formatu ramki i
nośnika. Dzięki temu TCP/IP może być używany do łączenia różnych rodzajów sieci, takich jak Ethernet i Token
Ring. Warstwa interfejsu sieciowego otacza warstwy połączenia i fizyczną modelu OSI.