1

Tinklo samprata. Etaloniniai tinklo modeliai. OSI modelis

Informatikos katedra, L.Kaklauskas2002 metai

2

Tinklo technologijaTinklo technologija – tai aparatinių ir programinių priemonių rinkinys, naudojantis tarpusavyje suderintus protokolus, reikalingus fizinei ir loginei tinklo struktūrai realizuoti.

Šiuo metu yra populiariausios šios bazinės technologijos: 1. Vietiniams tinklams:

a. Ethernet 10 Mbit/s greitis, b. Token Ring 4 ir 16 Mbit/s greitis, c. FDDI 100 Mbit/s greitis, d. Fast Ethernet ir 100VG-AnyLAN 100 Mbit/s greitis, e. Gigabit Ethernet 1000 Mbit/s greitis,

2. Teritoriniams ir globaliesiems tinklams: a. X.25, b. Frame Relay c. ATM d. ISDN e. DSL

3

Tinklo technologijaAtsižvelgianti į tinklo technologiją ir vartotojų poreikius yra parenkamos

operacinės sistemos, naudojamos tinklo valdymui:

1. Windows NT, Windows 2000,

2. Novell NetWare,

3. UNIX,

4. LINUX.

Atsižvelgiant į operacinę sistemą, gali būti formuojamas vieno lygio(peer-to-peer) tinklas arba struktūrizuotas tinklas.

4

Tinklų struktūrizavimasJei kuriant didelius tinklus naudojama vienos rūšies tinklo struktūra,

tai toks tinklas bus laikomas neoptimaliu ir turintis trūkumų:

1. atstumo tarp mazgų apribojimai,

2. mazgų kiekio tinkle apribojimai,

3. informacijos srautų(trafikas) tarp tinklo mazgų ribojimai.

Siekiant išvengti šių apribojimų, didelių tinklų kūrimui naudojami specialūs stuktūrizavimo metodai bei speciali fizinė įranga(kartotuvai, tiltai ir t.t.).Išskiriamas fizinis ir loginis tinklo struktūrizavimas.

5

Tinklų struktūrizavimas

Labai svarbu įvertinti informacijos srautą(trafik) įvairiose tinklo vietose.

6

Tinklų struktūrizavimas

7

Tinklų struktūrizavimas

8

Tinklų struktūrizavimasTiltas(bridge), bendrus tinklo informacijos srautus dalins į lokalius informacijos srautus(local trafic) ir dėl to padidės tinklo pralaidumas.

Komutatorius(switch) vykdys keletą lygiagrečių informacijos perdavimo procesų, t.y. kiekvienas prievadas gali būti sujungtas su atitinkamu kitu prievadu ir tokių sujungimų kiekis vienu metu priklauso nuo komutatoriaus komutuojamų prievadų kiekio.

Maršrutizatorius(router) paskirstyto tinklo srautus, panaudojant segmentų adresavimą, sudaro potinklius(subnet) be aparatinių adresų, turinčius loginius adresus, tarpusavyje susieja skirtingus protokolus naudojančius potinklius. Sudaro loginės informacijos srautų transportavimo lenteles, atsižvelgiant į fizinę ir loginę tinko struktūrą.

Tinklo struktūrizavimui naudojami ir šliuzai(gateway), dažniausiai tai loginis tinklo struktūros elementas, kurio paskirtis susieti tarpusavyje skirtingą sisteminę ir taikomąją programinę įrangą naudojančius potinklius, atlikti informacijos filtravimą.

9

Tinklų struktūrizavimas

Tinklo tipo parinkimo kriterijai:1. Įstaigos dydis;2. Saugumo lygis;3. Veiklos rūšis;4. Galimybė įdiegti tinklo administravimą;5. Tinklo pralaidumo ir pajėgumo lygis;6. Tinklo vartotojų poreikiai;7. Finansavimo apimtys.

10

Vieno lygmens tinklaiTinklas apibūdinamas taip:1. Visi kompiuteriai yra lygiateisiai nėra išskirto kompiuterio-serverio;2. Kiekvienas kompiuteris yra ir klientas ir serveris, t.y. visi

kompiuteriai vienodai lygiai atsako už tinklo funkcionavimą;3. Patys vartotojai pasirenka kokius duomenis išskirti bendram

naudojimui;4. Tinkle paprastai yra ne daugiau 10 kompiuterių. Todėl jie ir

vadinami darbo grupėmis(Workgroup);5. Nereikalinga papildoma programinė įranga tinklo funkcionalumui

palaikyti. Visos operacinės sistemos paprastai šias galimybes turi;Realizacija:1. kompiuteriai išdėstyti ant vartotojų stalų,2. patys vartotojai yra ir administratoriai ir patys saugo savo

informaciją,3. tinklo apjungimui paprastai naudojami nesudėtinga tinklinė

įranga ir kabeliai;

11

Vieno lygmens tinklaiPasirinkimo kriterijai:

1. nedidelė tinklo apimtis,2. vartotojai kompaktiškai išsidėstę,3. nėra labai aktualūs duomenų apsaugos klausimai,4. nenusimato įstaigos žymaus augimo;

Tinklo administravimo uždaviniai, kuriuos turi sugebėti spręsti kiekvienas vartotojas:1. duomenų naudojimo teisių suteikimas ir apsauga,2. resursu naudojimo teisių suteikimas,3. tinklinės programinės įrangos naudojimas,4. programinės įrangos įdiegimas ir modernizavimas;

Reikalavimai, keliami kompiuteriams:1. didžioji dauguma kompiuterio resursų teikiama vartotojui, kuris

dirba prie šio kompiuterio,2. likę nuo kompiuterio vartotojo resursai skiriami tinklo

vartotojams;Būtinas papildomas vartotojų apmokymas.

12

Struktūrizuotas tinklasStruktūrizuotame tinkle, naudojami specialūs serveriai:

1. Failų serveris. Skirtas duomenų saugojimui ir naudojimui tinkle;2. Spausdinimo serveris naudojamas spausdinimo tinkle valdymui;3. Priedų serveris, kuriame veikia kliento-serverio priedai,

pagreitinantys duomenų pa-iešką. Nuo failų serverio skiriasi tuo, kad apdorojant užklausą jie persiunčia jos rezultatus, kai tuo tarpu failų serveris persiunčia visą failą į kliento kompiuterį;

4. Pašto serveris, valdantis pašto perdavimą tarp tinklo vartotojų;5. Faksų serveris, valdantis faksimilinio pranešimo per faks-

modemus perdavimą;6. Komunikacinis serveris, valdantis duomenų srautą tarp kitų

tinklų ir savo tinklo;7. Katalogo tarnybų serveris, leidžiantis vartotojams susirasti,

išsaugoti ir apsaugoti tinklo informaciją. Pavyzdžiui Windows NT serveris apjungia vartotojus į logines grupes – domenus(domains), kurio apsaugos sistema skirtingiems vartotojams suteikia skirtingas teises;

13

Struktūrizuotas tinklasPrograminė įranga:

1. turi palaikyti daugiaprocesorinę įvairių sisteminių ir taikomųjų uždavinių sprendimo paskirstymo sistemą, t.y. uždaviniai paskirstomi visiems pasiekiamiems procesoriams,

2. palaiko įvairias platformas ir Intel ir Risc ir kt.,3. palaiko ilgus(256) failų ir katalogų vardus,4. palaiko labai didelės apimties failus,5. palaiko labai didelės apimties diskus;

Kiti požymiai1. Centralizuotas resursų paskirstymas, t.y. administruojamas;2. Realizuojama patikima duomenų apsauga;3. Pastoviai daromos rezervinės duomenų kopijos(backup);4. Saugumas, t.y. praradus pagrindinius duomenis visada galima

pasinaudoti rezervinėmis duomenų kopijomis arba realiame laike dubliuotais duomenimis;

5. Neribojamas vartotojų skaičius;6. Nedideli reikalavimai klientinių kompiuterių techniniams

parametrams.

14

Etaloninis tinklo modelisBet kokio tinklo darbas pagristas informacijos perdavimu nuo vieno

kompiuterio į kitą. Šiame procese galima išskirti šiuos uždavinius:

1. duomenų atpažinimas,2. duomenų skaidymas į pilnai atpažįstamus blokus,3. prie kiekvieno bloko prijungiama papildoma informacija:

1. nuskanti duomenų vietą,2. nuskanti gavėją,

4. pridedama informacija reikalinga sinchronizacijai ir klaidų kontrolei,

5. duomenų perkėlimas į tinklą ir jų persiuntimas.

15

OSI

Jį sukūrė tarptautinė organizacija ISO(International Standarts Organization).

Prieš patekdama iš vieno kompiuterio į kitą informacija pereina 7 duomenų apdorojimo lygius. Kiekvieną kartą prie informacijos paketo pridedama tam tikra informacija būdinga tik tam lygiui.

Toks duomenų paketo papildymas dar vadinamas duomenų inkapsuliacija (duomenų įterpimas, data encapsulation).

16

OSI

17

Taikomasis lygmuoSu šiuo lygmeniu betarpiškai yra susieti šie protokolai:

1. Domeninių vardų sistema DNS(Domains Name System).2. Dinaminis galinių tinklo taškų(host-ų) konfigūravimas

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol).3. Paprasčiausias failų perdavimo protokolas TFTP(Trivial File

Transfer Protocol).4. Tinklo failų sistema NFS(Network File System).5. Maršrutizavimo informacijos keitimosi protokolas RIP(Routing

Informatikon Protocol).6. Trumpiausio maršruto pasirinkimo maršrutizavimo protokolas

OSPF(Open Shortest Path First).7. Galinio šiuzo protokolas BGP(Boeder Gateway Protocol).

18

Pristatomasis lygmuo

Šio lygio paskirtis sužinoti gavėjo naudojamą tinklo sintaksę ir prieš perduodant informaciją į kitą lygmenį ją atitinkamai perkoduoti.

Pavyzdžiui perduodant informaciją koduotą ASCII kodais į kitą kodą naudojantį kompiuterį šiame lygyje ji paprasčiausiai bus perkoduota.

Jokios kitos papildomos informacijos į duomenų bloką nėra įterpiama.

19

Ryšio seanso lygmuoJis apima 22 skirtingus servisus. Iš jų galima išskirti du gana svarbius servisus, tai – dialogo valdymas ir

dialogo paskirstymas. Dialogo valdymo serviso dėka kiekvienas ryšio seansas turi unikalų 196 baitų identifikatorių apimanti keturis elementus:

1. SS-USER iniciatoriaus nuoroda,2. SS-USER atsakovo nuoroda,3. bendra žymė,4. papildoma žymė.

Vieną kartą nustatytas identifikatorius nebegali būti keičiamas per ryšio seansą. Jo dėka abi dialogą vykdančius pusės gali būti įsitikinusios, kad informacija perduota. Panaudojant specialias primityvus(S-TOKEN-GIVE, S-TOKEN-PLEASE, S-RELEASE, S-DISCONECT) pranešama apie sėkmingą dialogo pabaigą.

Dialogo paskirstymo servisas atsakingas už teisingą duomenų perdavimą. Bloko formavimo metu duomenyse yra nurodomi kontrolės taškai, kurie suderinami ir su gavėju. Pagal juos tikrinamas gaunamu duomenų teisingumas.

20

Transporto lygmuoNaudojamas duomenų perdavimo kontrolei. Teoriškai yra penkios šio

lygio protokolų klases:1. TP0, protokolas be papildomų funkcijų, numatoma, kad

žemesnieji lygiai jau suteikė visas reikalingas paslaugas,2. TP1, protokolas taiso klaidas, aptiktas žemesniuosiuose OSI

lygiuose,3. TP2, protokolas su multipleksavimu, t.y. įtraukia procesą

identifikuojančius kodus ir kaip apdoroti paketą priimančioje pusėje,

4. TP3, apjungia TP1 ir TP2 protokolų teikiamas paslaugas,5. TP4, pateikia pilną protokolų rinkinį, skirtą klaidų radimui ir

taisymui, srautų valdymui žemesniuose lygiuose.

Šio lygio dėka taip pat vykdomas duomenų segmentavimas ir segmentų numeravimas. Taip gavėjas gali pakartotinai paprašyti persiųsti sugadintą segmentą.

21

Transporto lygmuoDuomenų srauto valdymo(flow control) funkcija leidžia gavėjui

suderinti duomenų siuntimo greitį

Klaidų taisymas gali būti vykdomas dviem būdais:1. reakcija į klaidą, aptiktą kitame lygyje, t.y. siunčiamas blokų

sąrašas ir prašoma nurodyti sugadinto numerį,2. klaidos ieškojimas ir jos taisymas tiesiogiai šiame lygyje.

Transporto lygio protokolų blokas, turintį savo paketo struktūrą vadinama protokoliniu duomenų bloku PDU(protocol data unit).

Transporto lygio paruoštas duomenų blokas dažnai yra vadinamas deitagramomis(datagram) ir duomenų perdavimo metu ji gali būti skaidoma į fragmentus(fragments), tai priklausys nuo naudojamo protokolo.

22

Tinklo lygmuoJis atsako už duomenų perdavimo maršrutą nuo siuntėjo iki

gavėjo.

Šiame lygyje dar dažniausiai realizuojamos ir šios funkcijos:1. duomenų maršrutizavimas(routing),2. fragmentavimas,3. klaidų kontrolė,4. transporto lygio protokolo identifikavimas.

Čia išskiriamos dvi tinklo kompiuterių rūšis:1. kompiuteriai – tarpininkai duomenų paketo kelyje2. kompiuteriai gavėjai.

Tranzitinių perdavimų kiekis arba taip vadinamų šuolių(hop) skaičius nusako maršruto racionalumą, o pats jo parinkimas vadinamas maršrutizavimu.

23

Tinklo lygmuoTarpinės sistemos paketą apdoroja tik iki tinklo lygio ir parenka

duomenų paketui tolesnį maršrutą atsižvelgdamas į kompiuterio – gavėjo adresą. Jei gavėja yra pernelyg daug nutolęs, tai sistema kreipiasi į maršrutų lentelę, kad parinktų tokį maršrutizatorių, kuris tikrai perduos paketą gavėjui.

Maršrutų lentelių sudarymas dažniausiai atliekamas rankiniu būdu arba automatiškai, panaudojant specializuotą protokolą.

Tinklo lygyje veikia dviejų rūšių protokolai:1. tinklo protokolai(routed protocols), realizuojantys paketų

perdavimą tinklu,2. maršrutizavimo protokolai(routing prtocols), jų dėka

maršrutizatoriai renka informaciją apie tinklo topologiją.

24

Kanalinis lygmuoSkirtas ryšio nustatymui tarp fizinio tinklo ir kompiuterio protokolų

steko. Yra sudarytas iš trijų elementų:

1. specialaus formato kadro, kuriame inkapsuliuojami tinklo protokolo duomenys,

2. mechanizmas reguliuojantis prieiga prie bendrai naudojamos tinklo terpės,

3. fizinio lygio duomenų apdorojimo principai.Kanalinio lygio protokolo antraštėje visada yra gavėjo kompiuterio

adresas, paprastai tai būna aparatinis tinklo įrenginio adresas(tinklo plokštei MAC), dažniausiai tai yra vietinio įrenginio, kuris turi apdoroti duomenų paketą adresas.

25

Kanalinis lygmuoPagrindinės funkcijos:

1. Tinklo aplinkos priėjimo valdymas – kita šio lygio protokolų paskirtis, t.y. jie rūpinasi, kad tinklas būtų prieinamas kiekvienam jame esančiam kompiuteriui, tai išsprendžia paketai. Taip pat priklauso ir nuo naudojamo informacijos perdavimo būdo(žymės perdavimas Token Ring tinkluose, kolizijų kontrolė Ethernet tinkluose ir pan.).

2. Tikrinamos klaidos, kurios gali atsirasti perduodant duomenų paketą, t.y. į paketą įtraukiamas kontrolinės kadro sekos laukas FCS(frame check sequence), kuris gavėjo kompiuteryje sutikrinamas su gautais paketo duomenimis. Sugadintų paketų užklausų kartojimu užsiima aukščiau esantys lygiai.

Dauguma šio lygio protokolų dirba su kadrais(frames), apimančiais duomenis ir informaciją gautą iš tinklo lygio.

Įterpus šio lygio informaciją į duomenų paketą toliau ją galima transformuoti į konkretų signalą.

26

Kanalinis lygmuo

2. Kanalinio lygio antraštė

3. Tinklo lygio antraštė

4. Transporto ly-gio antraštė

7. Taikomojo ly-gio informaci-ja(vartotojo duo-menys)

2. Kanalinio lygio antraštė

Paruoštas kadras perdavimui

27

Fizinis lygmuoJis nusako duomenų perdavimo aplinką, skirtą informacijos keitimuisi.Transiveris atsakingas už signalų perdavimą ir priėmimą iš tinklo – tai elektrinis įrenginys gaunantis dvejetainę informaciją iš kanalinio lygio ir ją verčiantis į įvairius analoginius signalus. Analoginis signalas gali būti perduodamas: atliekant amplitudinę, dažnio, fazės arba bet kokio jų sąryšio moduliaciją.Skaitmeninio signalo perkodavimui naudojami įvairūs algoritmai (Ethernet tinkluose naudojama mančesterinė kodavimo sistema, kurioje automatiškai sinchronizuojamas signalas).

Analoginis signalas skaidomas į laiko atkarpas, vadinamas ląstelėmis(cells), o kiekvienos ląstelės įtampa ar kitas analoginis signalas apibrėžiamas dvejetainiu dydžiu. Čia labai svarbu kodavimo sinchronizavimas, t.y. kad vienodai duomenys būtų tiek užkoduojami tiek iškoduojami ir tiksliai nustatomas ląstelės ilgis.

28

29

OSI lygių ir komunikacinės įrangos atitikimas

30

Kanalinis lygis dažnai yra skaidomas į dvi dalis:loginio ryšio valdymas(Logical Link Control, LLC) – valdo prisijungimą ir atsijungimą, valdo duomenų srautą,prisijungimo valdymas(Media Access Control, MAC) – kontroliuoja prisijungimą prie perdavimo terpės, nustato kadrų ribas, kontroliuoja klaidas, atpažįsta adresus.

OSI modelio praplėtimas.

31

Protokolų rinkiniai(protocol steck)

Tai tam tikra jų kombinacija, kurioje kiekvienas rinkinio protokolas turi skirtingas funkcijas apibrėžtas OSI lygiais.

Remiantis šiuo modeliu yra sukurta keletas standartinių protokolų rinkinių:

1. IOS/OSI protokolų rinkinys,

2. IBM System Networs Architecture(SNA),

3. Digital DECnet,

4. Novell NetWare,

5. Apple Talk,

6. Interneto protokolų rinkinys TCP/IP.

32

Taikomojo lygmens protokolai 1. APPC(Advanced Program-to-program Communication) – vieno lygio

tinkluose naudojamas IBM firmos protokolas.2. FTAM(File Transfer Access and Management) – OSI protokolas, skirtas

veiksmams su failais.3. X.400 – CCITT protokolas skirtas tarptautiniam elektroniniam paštui.4. X.500 – CCITT failų ir katalogų tarnybų protokolas.5. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) – interneto protokolas, skirtas

elektroniniam paštui.6. FTP(File Transfer Protocol) – interneto protokolas, skirtas failų

persiuntimui.7. SNMP(Simple Network Management Protocol) – interneto protokolas,

skirtas tinklo ir jo komponentų monitoringui.8. Telnet – interneto protokolas, skirtas registracijai nutolusiame kompiuteryje

ir duomenų juose apdorojimui.9. Microsoft SMBs(Server Message Blocks) – Microsoft firmos serverio

parnešimų blokai ir kliento apvalkalas dar vadinamas redirektoriumi.10. NCP(Novell NetWare Core Protocol) – Novell firmos kliento apvalkalai dar

vadinami redirektoriais.11. Apple Talk ir Apple Share – Apple firmos protokolų rinkinys.12. AFP(Apple Talk Filling Protocol) – Apple firmos veiksmų su nutolusiais

failais protokolas.13. DAP(Data Access Protocol) – DECnet tinklų valdymo protokolas.

33

Transporto protokolai

TCP(Transmision Control Protocol) – TCP/IP protokolas skirtas išskaidytų į fragmentus duomenų perdavimui.

SPX – dalis IPX/SPX(Internetwork Packet Exchange/ Sequential Packet Exchange) formos Novell protokolo skirtas duomenų perdavimui.

NWLink – Microsoft firmos IPX/SPX protokolo realizacija.NetBEUI(NetBIOS – Netowrk Basic Input/Output System) – nustato ryšį tarp kompiuterių ir atlieka transportavimo paslaugas aukštesnio lygio lygmenims.

ATP(Apple Talk Transaction Protocol), NBP(Name Binding Protocol) – Apple firmos protokolų rinkinys.

34

Tinklo protokolai

IP(Internet Protocol) – TCP/IP paketų perdavimo protokolas.

IPX9Internetwork Packet Exchange) – firmos NetWare duomenų perdavimo ir maršrutizavimo protokolas.

NWLink – Microsoft firmos IPX/SPX protokolo realizacija.

NetBEUI – duomenų transportavimo ir priedų veiklą užtikrinantis protokolas.

DDP(Datagram Delivery Protocol) – Apple Talk duomenų transportavimo protokolas.

35

Protokolų sąveikos lentelė

OSI Windows NT Interneto protokolų rinkinys Taikomasis Redirektoriai Serveris

Pristatomasis TDI NFS XDR RPC

SNMP

FTP

Telnet

SMTP Seanso TCP/IP NWLink NBT DLC TCP

Transporto NDIS 3.0 IP Tinklo Tvarkyklės

Kanalinis NDIS apvalkalas Tinklo

plokštės tvarkyklės

Priėjimo prie aplinkos valdymas

Fizinis Fizinis Fizinis

36

Protokolų sąveikos lentelė

OSI NetWare Apple Taikomasis AppleShare

Pristatomasis NetWare core

protocol Apple Talk Filing Protocol(AFP) Seanso Įvardinti

kanalai NetBIOS ASP

ATP ADSP NBP

ZIP AEP

PAP RTMP

Transporto SPX Dafagram Delivery Protocol(DDP) Tinklo IPX Tvarkyklės

Kanalinis Tvarkyklės NDIS LocalTalk TokenTAlk EtherTalk Fizinis Fizinis Fizinis

37

TCP/IPPrivalumai:

1. nustato ryšį tarp ne vieno lygmens tinklo ir skirtingų kompiuterių tipų,

2. suteikia galimybę dirbti internete,3. leidžia maršrutizuoti duomenų perdavimą vienos įstaigos ribose,4. šiam rinkiniui specialiai sukurti protokolai SMTP –

elektroniniam paštui, FTP – failų perdavimui tarp kompiuterių, SNMP – tinklo valdymui.

Trūkumai:

1. didelė tarpinės atminties apimtis(stekas),2. nedidelis darbo greitis.

38

NetBEUI Privalumai:

1. seansinio lygmens protokolas suteikiantis ryšio seansų vykdymui,

2. labai populiarus ir palaikomas daugelio firmų produktuose,

3. nedidelė tarpinės atminties apmtis(stekas),

4. didelis darbo greitis ir geras suderinamumas.

Trūkumai:

1. nenumatyta duomenų maršrutizavimo funkcija.

39

ėkmės