Download
1 / 45
490 likes | 770 Views
شبکه های کامپیوتری. بخش دوم: پروتکل و استاندارد در شبکه های کامپیوتری. وحید حقیقت دوست دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شاهد. لزوم وجود پروتکل و استاندار. پروتکلها و استانداردها باعث بکار افتادن و عمل کردن اجزای شبکه در کنار هم می شوند.
E N D
شبکه های کامپیوتری بخش دوم: پروتکل و استاندارد در شبکه های کامپیوتری وحید حقیقت دوست دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شاهد
لزوم وجود پروتکل و استاندار • پروتکلها و استانداردها باعث بکار افتادن و عمل کردن اجزای شبکه در کنار هم می شوند. • استاندارد شدن یک پروتکل، باعث میشود تا اجزای مختلف شبکه که توسط سازندگان مختلف تولید شده اند، بتوانند در کنار هم کار کنند.
پروتكل : • براي برقراري ارتباط بين رايانه ها ي سرويس گيرنده و سرويس دهنده قوانين كامپيوتري براي انتقال ودريافت داده مشخص شده اند كه به قرارداد يا پروتكل موسومند. • اين قرارداد ها و قوانين بصورت نرم افزاري در سيستم براي ايجاد ارتباط ايفاي نقش مي كنند. • پروتكل یا قرارداد ، در واقع زبان مشترك كامپيوتري است كه براي درك و فهم رايانه به هنگام درخواست و جواب متقابل استفاده مي شود. • یکی از شناخته شده ترین پروتکلها TCP/IP است
مدل OSI(Open System Interconnection) • اين مدل مبتني بر قراردادي است كه سازمان استانداردهاي جهاني ايزو بعنوان مرحله اي از استاندارد سازي قراردادهاي لايه هاي مختلف توسعه دارد. • نام اين مدل مرجع به اين دليل OSI است چراكه با اتصال سيستم هاي باز سروكار دارد و سيستم هاي باز سيستم هايي هستند كه براي ارتباط با سيستم هاي ديگر باز هستند
اصول طراحی لایه ای • طراحی لایهای شبکه به منظور تفکیک مسائلی است که باید توسط طراح حل شود. • طراحی لایه ای شبکه را میتوان با برنامه نویسی ماجولار مقایسه کرد ، بدین نحو که روالهای حل یک مسئله به اجزای کوچکتری شکسته میشود و برای آن زیربرنامه نوشته میشود. • در توابع صدازنندۀ این زیربرنامه ها ، جزئیات درونی آنها اهمیت ندارد بلکه فقط نحوۀ صدازدن آنها و پارامترهای مورد نیاز ورودی به زیربرنامه و چگونگی برگشت نتیجه به صدازننده ، مهم است.
چرا از مدل لایه ای استفاده میشود؟ • وقتي نياز به سطوح مختلف از انتزاع است ، لايه اي بايد ايجاد شود. (ساده سازی) • هر لايه بايد وظيفه مشخصي داشته باشد. (شکستن روالهای سنگین به روالهای ساده) • وظيفه هر لايه بايد با در نظر گرفتن قراردادهاي استاندارد جهاني انتخاب گردد. • مرزهاي لايه بايد براي كمينه كردن جريان اطلاعات از طريق رابط ها انتخاب شوند. (مدیریت فرایندها و جریانها)
مدل هفت لايهاي OSI • برای آنکه طراحی شبکه ها سلیقه ای و پیچیده نشود سازمان جهانی استاندارد ISO، مدل هفت لایه ای برای شبکه ارائه کرد، به گونهای که وظائف و خدمات شبکه در هفت لایۀ مجزا تعریف و ارائه میشود. • لايه فيزيكي Physical layer • لايه پيوند دادهها Data link layer • لايه شبكه Network layer • لايه انتقال Transport layer • لايه جلسه Session layer • لايه ارائه ( نمايش ) Presentation layer • لايه كاربرد Application layer
ارائه مدل OSI تا عمل • این مدل به منظور تعریف یک استاندارد جهانی و فراگیر ارائه شد و گمان میرفت که تمام شبکه ها بر اساس این مدل در هفت لایه طراحی شوند، به گونهای که در دهۀ هشتاد سازمان ملی علوم در آمریکا عنوان کرد که در آینده فقط از این استاندارد حمایت خواهد کرد. • ولی در عمل ، طراحان شبکه به این مدل وفادار نماندند. مثلاً شرکت ناول مدل پنج لایه ای IPX/SPX خودش را بکار گرفت و در اینترنت مدل TCP/IP فراگیر شد.
1- لايه فيزيکيPhysical Layer • به انتقال بيتهاي خام برروي كانال ارتباطي مربوط مي شود. در اينجا مدل طراحي با رابط هاي مكانيكي ، الكتريكي و رسانه انتقال فيزيكي كه زير لايه فيزيكي قراردارند سروكار دارد. • واحد اطلاعات : • بيت • پارامترهاي قابل توجه : • ظرفيت كانال فيزيكي و نرخ ارسال • نوع مدولاسيون • مسائل مكانيكي و الكتريكي مانند نوع كابل، باند فركانسي، نوع رابط (كانكتور) كابل
2- لايه پيوند داده- Data Link Layer • وظايف اين لايه شامل موارد زير است : • ارائه خدمات به لایه شبکه • دریافت بسته ها در مبدا و تحویل آن در مقصد و یا گزارش خطای انتقال • مدیریت فریم ها (قاب ها) • ایجاد فريم ها (از روی بسته های دریافتی لایه بالا)، بازسازی فریم (از روی دنباله بیتی دریافت شده) ، ايجاد تمايز بين فريم ها داده و كنترلی • مدیریت دسترسی به رسانه • کنترل خطا • خطايابي وارسال مجدد فريم ها • کنترل جریان • ايجاد هماهنگي بين كامپيوتر ارسال كننده ودريافت كننده داده ها
3- لایه شبکه - Network • در این لایه اطلاعات به صورت بسته هایی سازماندهی میشود و برای انتقال مطمئن تحویل لایۀ دوم میشود. • با توجه به آنکه ممکن است بین دو ماشین در شبکه مسیرهای گوناگونی وجود داشته باشد، لذا این لایه وظیفه دارد هر بستۀ اطلاعاتی را پس از دریافت به مسیری هدایت کند تا آن بسته بتواند به مقصد برسد. • در این لایه باید تدابیری اندیشیده شود تا از ازدحام (یعنی ترافیک بیش از اندازۀ بسته ها در یک مسیریاب یا مرکز سوئیچ) جلوگیری شده و از ایجاد بن بست ممانعت بعمل بیاورد
وظایف لایه شبکه • سازماندهي اطلاعات بصورت بسته و ارسال جهت انتقال مطمئن به لايه پيوند دادهها • تعيين مسير هر بسته ارسالي براي رسيدن به مقصد • جلوگيري از ازدحام و ترافيك در بين مسيريابها و سوئيچها • اختصاص آدرسهاي مشخص و استاندارد براي هر بستة آماده ارسال • عملکرد اين لايه بدون اتصال (connection less) است.
لایه انتقال Transport layer • وظيفه ارسال مطمئن يك بسته به مقصد را برعهده دارد. • لايه انتقال پس از ارسال يك بسته به مقصد ، منتظر مي ماند تا سيگنالي از مقصد مبني بر دريافت آن بسته دريافت كند. • در صورتيكه این لايه در منبع سيگنال مذكور را از مقصد دريافت نكند. مجددا اقدام به ارسال همان بسته به مقصد خواهد كرد. • این لایه تلاش دارد تا یک ارتباط اتصال گرا را روی بستری که بدون اتصال است پیاده سازی نماید.
وظایف لایه انتقال • ارسال يك بسته ويژه قبل از ارسال بسته ها براي اطمينان از آمادگي گيرنده براي دريافت اطلاعات • شماره گذاري بسته هاي ارسالي براي جلوگيري از گم شدن يا ارسال دوباره بسته ها • حفظ ترتيب جريان بسته هاي ارسالي • آدرس دهي پروسه هاي مختلفي كه روي يك ماشين واحد اجرا مي شوند. • تقسيم پيامهاي بزرگ به بسته هاي اطلاعاتي كوچكتر • بازسازي بسته هاي اطلاعاتي و تشكيل يك پيام كامل • شماره گذاري بسته هاي كوچكتر جهت بازسازي • تعيين و تبيين مكانيزم نامگذاري ايستگاههاي موجود در شبكه
لايه جلسه - Session Layer • وظيفه برقراري يك ارتباط منطقي بين نرم افزار هاي دو كامپيوتر ي كه به يكديگر متصل هستند به عهده اين لايه است. • وقتي كه يك ايستگاه بخواهد به يك سرويس دهنده متصل شود ، سرويس دهنده فرايند برقراري ارتباط را بررسي مي كند، سپس از ايستگاه ، درخواست نام كاربر، ورمز عبور را خواهد كرد. اين فرايند نمونه اي از يك اجلاس مي باشد.
وظایف لايه جلسه • برقراري و مديريت يك جلسه • شناسائي طرفين • مشخص نمودن اعتبار پيامها • اتمام جلسهها • حسابداري مشتريها
لايه ارائه ( نمايش )Presentation layer • اين لايه اطلاعات را از لايه كاربرد دريافت نموده ، آنها را به شكل قابل فهم براي كامپيوتر مقصد تبديل مي كند . • اين لايه براي انجام اين فرايند اطلاعات را به كدهاي ASCIIو یا Unicode تبديل مي كند. • وظایف اصلی این لایه عبارتند از: • فشرده سازي فايل • رمزنگاري براي ارسال داده هاي محرمانه • رمزگشائي • تبديل كدها به يكديگر هنگام استفاده دو ماشين از استانداردهاي مختلفي براي متن
لايه كاربرد- Application Layer • اين لايه امكان دسترسي كاربران به شبكه را با استفاده از نرم افزارهايي چون web ، FTP ، Email ، … را فراهم می سازد. • وظایف اصلی این لایه: • انتقال نامه‌هاي الكترونيكي • انتقال مطمئن فايل • دسترسي به بانكهاي اطلاعاتي راه دور • مديريت شبكه • انتقال صفحه وب
پروتکل TCP/IP • از مهمترين ومشهورترين پروتكل هاي مورد استفاده در شبكه اينترنت است • اين بسته نرم افزاري به اشكالمختلف براي كامپيوتر ها وبرنامه ها ي مختلف ارائه مي گردد • TCP/IP از مهمترين پروتكل هاي ارتباطي شبكه در جهان تلقي مي شود ونه تنها برروي اينترنت و شبكه هاي گسترده گوناگون كاربرد دارد، بلكه در شبكه هاي محلي مختلف نيز مورد استفاده قرار مي گيردو در واقع اين پروتكل زبان مشترك بين كامپيوتر ها به هنگام ارسال و دريافت اطلاعات يا داده مي باشد.
مدلOSI فرایند اضافه شدن و حذف سربار به بسته
فرایند اضافه شدن و حذف سربار به بسته (2)
روشهاي برقراري ارتباط دو ماشين در شبکه 2- سوئيچينگ پيام Message Switching 1- سوئيچينگ مداري Circuit Switching 3- سوئيچينگ بسته و سلول Packet Switching / Cell Switching
معايب لزوم برقراري اتصال فيزيکي بين مبدأ و مقصد جهت انتقال اطلاعات 1- سوئيچينگ مداري Circuit Switching • نياز به زمان قابل توجهي براي برقراري ارتباط بين فرستنده و گيرنده • عدم امکان برقراري ارتباط توسط ماشينهاي ديگر با دو ماشين فرستنده و گيرنده هنگام اشغال بودن کانال توسط دو ماشين
2- سوئيچينگ پيام Message Switching • مختص انتقال دادهاي ديجيتال • اتصال دائمي هرايستگاه با مرکز سوئيچ خود • اضافه نمودن اطلاعات لازم به داده ها قبل از ارسال آن به مرکز سوئيچ توسط ايستگاه فرستنده • دريافت کامل پيام توسط هر مرکز سوئيچ و انتخاب کانال خروجي مناسب بر اساس آدرس گيرنده موجود در داده
مشکل سوئيچينگ پيام عدم محدوديت طول پيام • بالا بودن حافظه‌هاي موجود درهر مرکز سوئيچ • ارسال مجدد دادهها در صورت خرابي يک بيت در پيام • تأخير زياد در رسيدن پيام مزايا • بسيار سريع و کارآمد • عدم اشغال کانال
3- سوئيچينگ بسته و سلول Packet / Cell Switching شکستن پيام توسط ايستگاه فرستنده به قطعات کوچکتري به نام بسته و ارسال هر بسته به همراه اطلاعات لازم براي بازسازي آن به طور جداگانه به مراکز سوئيچ
مقايسه دو روش سوئيچينگ پيام وبسته/ سلول • مجموع تأخير کمتر در روش سوئيچينگ بسته نسبت به روش سوئيچينگ پيام • نياز به فضاي حافظه کمتر و قابل تأمين در هر مرکز سوئيچ در روش سوئيچينگ بسته • عدم تأثير خرابي يک بسته در کل پيام ارسالي و نياز به ارسال مجدد فقط همان بسته
سوئيچينگ پيام تأخير انتظار پردازش تأخير انتشار C A B
سوئيچينگ بسته B C D A
سوئيچينگ بسته سوئيچينگ پيام B C D A C A B D زمانبندي تأخير در روشهاي سوئيچنگ پيام و بسته
انواع ارتباط ميان دو ايستگاه :Simplexارتباط يكطرفه -يكطرف هميشه گيرنده و يكطرف هميشه فرستنده Half duplexارتباط دوطرفه غيرهمزمان -هر دو ماشين هم مي‌توانند فرستنده باشند و هم گيرنده ولي نه بصورت همزمان Full duplexارتباط دوطرفه همزمان - ارتباط دو طرفه همزمان مانند خطوط ماكروويو
سويچينگ مداري مجازي وديتا گرام در هر دو حالت فوق از سوییچینگ بسته استفاده می شود. پهنای باند استفاده نشده توسط یک کاربر می تواند توسط سایر کاربران مورد استفاده قرار می گیرد
… مخابرات داده (1) مخابرات دادهچيست؟ • ارتباط بين دو عنصر شبكه مانند دو سوييچ يا دو ميزبان و سوييچ • در مخابرات داده نحوه تبادل اطلاعات بر روی یک کانال ارتباطی مورد بحث قرار می گیرد. • کانالهای ارتباطی از دو نوع اختصاصی و اشتراکی تشکیل می شوند. خط اختصاصی (نقطه به نقطه) دسترسی چندگانه (1) Data Communication
شبكه سازي (1)چيست؟ • ارسال يك پيام از يك مبدا به يك يا چند مقصد • ايجاد بستر لازم براي اينكار • بيش از دو عنصر در امر ارسال و دريافت دخيل هستند. سوییچها و روترهای بین راه بسته (1) Networking
ارتباطات(1) چيست؟ • انتقال يك پيام،اطلاعات و يا يك ايده بصورت صوت، سيگنال،نوشته و يا رفتار • نيازمند فضاي انتقال،انرژي لازم براي ارسال سيگنال و پروتكل براي محاوره بين عناصر است. • يك سيستم ارتباطات بايد جوانب مختلفي مانندامنيت،راندمان استفاده ازمنابع، مقاومت در مقابل خطاوخرابي را در نظر بگيرد. (1) Communication
تاريخچه ارتباطات داده 62-1961: مفهوم سوييچينگ بسته مطرح شد. 1969: چهار كامپيوتر در شبكه ARPANETبه هم وصل شدند. 1972: كاربرد پست الكترونيكي بوجود آمد. دهه1980: • PCها،ايستگاهاي كاري وLANها بوجود آمدند. • شبكهNSFNET راه اندازي شد. 1985:خصوصي سازي اينترنت آغازشد. 1992:كاربرد وب بوجود آمد. رشد اینترنت از سال 1992 به بعد با پا گرفتن کاربردهای خانگی و گسترش کاربردهای صنعتی بر اساس وب رشد شدیدی را طی کرده است. برای اطلاعات بيشتربه سايتhttp://www.isc.org/ds مراجعه نماييد.
اجزا شبكه همانطور که پیشتر اشاره شد، يك شبكه كامپيوتري يك سيستم توزيع شده از اجزا زير مي باشد: • فضاي انتقال: سيم مسي بهم تافته، كابل كواكسيال ، فيبرنوري، فضا • عناصر سويچينگ: سويچ،روتر،هاب،پل،دروازه • ميزبانها: كامپيوتري،سرورها،ايستگاهاي كاري • پروتكلها:جهت برقراري ارتباط بين عناصر در سطوح مختلف بايد تعريف شود: در سطح خط فيزيكي انتقال، در سطح شبكه ، درسطح ميزبانها
خطوط ارتباطي • خطوط ارتباطي به دو نوع اختصاصي و اشتراكي تقسيم ميشوند. خط اشتراکی خطوط اختصاصی • Dedicated • shared
انواع خطوط • خطوط اختصاصی از نوع نقطه به نقطه هستند. • یک خط اشتراکی می تواند از نوع نقطه به نقطه یا از نوع دسترسی چند گانه باشد. یک خط از نوع دسترسی چند گانه خطی است که چندین فرستنده می توانند از طریق آن به ارسال اقدام کنند. لایه MAC (لایه پیوند داده یا لایه 2 در مدل OSI ) وظیفه هماهنگی بین فرستنده های مختلف جهت استفاده از فضای انتقال بصورت دوره ای را دارد.
مالتی پلکس کردن (1) چیست؟ در خطوط اشتراکی، ترافیک ارسالی جریانهای عبوری از هر خط با هم ترکیب می شوند. به عمل ترکیب جریانهای ترافیک و تجمیع آنها به عنوان یک جریان واحد که از طریق یک خط ارسال می شود، مالتی پلکس کردن می گویند. ترکیب ترافیک جریانهای مختلف باید بگونه ای انجام شود که در گیرنده امکان جداسازی آنها از هم وجود داشته باشد. به عمل جداسازی ترافیک جریانهای مختلف Demultiplexingمی گویند. (1) Multiplexing
