texnologia diktya 7.1.1

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ∆ΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝΚεφάλαιο 7 ∆ΙΑ∆ΙΚΤΥΩΣΗ-INTERNET

ΕισαγωγήΣτο έβδοµο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο τρόπος µε τον οποίο γίνεται η επικοινωνία σε ένα δίκτυο υπολογιστών. Παρόλο που το κεφάλαιο εστιάζεται κυρίως σε θέµατα του επιπέδου δικτύου, γίνεται επίσης αναφορά και στα ανώτερα επίπεδα του µοντέλου αναφοράς διασύνδεσης ανοικτών συστηµάτων (Open Systems Interconnection, OS1), έτσι ώστε να δοθεί µία συνολική εικόνα και να γίνει κατανοητό πως δύο εφαρµογέςµπορούν να επικοινωνήσουν µέσω ενός δικτύου. Για την καλύτερη κατανόηση των βασικών αρχών επικοινωνίας, η παρουσίαση τους γίνεται χρησιµοποιώντας για παράδειγµα την τεχνολογία των πρωτοκόλλων

Ελέγχου Μετάδοσης και ∆ιαδικτύου (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol, TCP/IP) και το παγκόσµιο ∆ιαδίκτυο (Internet).

ανώτερα επίπεδα

INTERNET

Εφαρµογής


§ 7.1 Επίπεδο δικτύου

47

§ 7.1.1 Γενικές ΑρχεςΤο επίπεδο δικτύου ασχολείται µε τη µεταφορά των πακέτων και καθορίζει τη διαδροµή, που θα ακολουθήσουν. Μέχρι τα πακέτα να φτάσουν στο προορισµό τους διέρχονται από διάφορα δίκτυα, µε αποτέλεσµα µία σειρά από ενδιάµεσους κόµβους να συµµετέχουν στη διαδικασία παράδοσης ενός πακέτουστο τελικό του προορισµό (Σχήµα 7-1).

Παρουσίασης 6

Συνόδου 5

Μεταφοράς 4

∆ικτύου 33

Σύνδεσης 42

Φυσικό 1

Εφαρµογής47

Παρουσίασης6

Συνόδου5

Μεταφοράς4

∆ικτύου33

Σύνδεσης42

Φυσικό1

Data

Segment

Packet

Frame

1100100111011010110 Frame

Packet

Segment

Data

Ενδιάµεσοι κόµβοι


§ 7.1 Επίπεδο δικτύου§ 7.1.1 Γενικές Αρχες

Όπως φαίνεται και στο Σχήµα, το επίπεδο δικτύου είναι το χαµηλότερο επίπεδο της αρχιτεκτονικής OSI,που ασχολείται µε την από άκρο σε άκρο επικοινωνία.

Εφαρµογής 47


Συνόδου 5


∆ικτύου 33

Σύνδεσης 42

Φυσικό 1



Συνόδου5

Μεταφοράς4

∆ικτύου33

Σύνδεσης42

Φυσικό1

42

33

42 42

33

42

1 1 1 1





Συνόδου 5


∆ικτύου 33

Σύνδεσης 42

Φυσικό 1



Συνόδου5

Μεταφοράς4

∆ικτύου33

Σύνδεσης42

Φυσικό1

42

33

42 42

33

42

1 1 1 1

Μπορούµε να θεωρήσουµε, δηλαδή, ότι παρέχει µια νοητή γραµµή επικοινωνίας µεταξύ δύο υπολογιστών, που συνδέονται µέσω ενός δικτύου.

Νοητή γραµµή

Κόµβος

υποδικτυου

Κόµβος






Συνόδου 5


∆ικτύου 33

Σύνδεσης 42

Φυσικό 1



Συνόδου5

Μεταφοράς4

∆ικτύου33

Σύνδεσης42

Φυσικό1

42

33

42 42

33

42

1 1 1 1

Για να µπορέσει το επίπεδο δικτύου να παραδώσει ένα πακέτο στον προορισµό του, απαιτείται η συνεργασίαόλων των οντοτήτων επιπέδου δικτύου των κόµβων, που παρεµβάλλονται µεταξύ της πηγής και του προορισµού.

Κόµβος


Κόµβος


Packet

Πηγή Προορισµός



Η ανάγκη αυτής της συνεργασίας συνεπάγεται, ότι η λειτουργικότητα των ενδιάµεσων κόµβων (Σχήµα 7.2) θα πρέπει να φτάνει τουλάχιστον µέχρι και το επίπεδο δικτύου.

Κόµβος Επικοινωνιακού

Υποδικτυου

Τοπικό δίκτυο



Επικοινωνιακό

Υποδίκτυο

Το σύνολο όλων των ενδιάµεσων κόµβων, που εξασφαλίζουν την επικοινωνία µεταξύ των τελικών υπολογιστών ονοµάζεται επικοινωνιακό υποδίκτυο. Το έργο του επικοινωνιακού υποδικτύου είναι η µεταφορά των πακέτων από την πηγή στον προορισµό τους. Με το τρόπο αυτό γίνεται λογικός διαχωρισµός µεταξύ των καθαρά επικοινωνιακών θεµάτων, τα οποία είναι αρµοδιότητα του επικοινωνιακού υποδικτύουκαι των εφαρµογών, που είναι αρµοδιότητα των τελικών υπολογιστών.

Packet



Το επίπεδο δικτύου κάθε κόµβου αποφασίζει για τη διαδροµή, που θα ακολουθήσει ένα πακέτο µέχρι να φτάσει στο επόµενο κόµβο.

Κόµβος Επικοινωνιακού

Υποδικτυου




Επικοινωνιακό

Υποδίκτυο

Packet

Η απόφαση αυτή βασίζεται στα στοιχεία, που διαθέτει ο κόµβος για την τοπολογία του δικτύου .και την κατάσταση των γραµµών του. Το επιδιωκόµενο είναι να επιλέγεται κάθε φορά η καλύτερη διαδροµή. Μία διαδροµή µπορεί να θεωρηθεί, ότι είναι η καλύτερη

είτε εάν είναι η συντοµότερη, είτε εάν εξασφαλίζει οµοιόµορφη φόρτιση των γραµµών του επικοινωνιακού υποδικτύου

(δεν πρέπει να παρατηρείται το φαινόµενο ορισµένες γραµµές του επικοινωνιακούυποδικτύου να είναι υπερφορτωµένεςκαι άλλες άδειες).

Packet



Οι υπηρεσίες, που προσφέρει το επίπεδο δικτύου στο επίπεδο µεταφοράς, κατατάσσονται σε δυο κατηγορίες: 1. υπηρεσίες χωρίς σύνδεση και 2. υπηρεσίες προσανατολισµένες σε σύνδεση.


∆ικτύου 33



Ανεξάρτητα από τον τύπο των υπηρεσιών ,που υποστηρίζει το επίπεδο δικτύου ,η εσωτερική οργάνωση του επικοινωνιακού υποδικτύου µπορεί να ακολουθεί δύο διαφορετικές φιλοσοφίες. 1. Η πρώτη βασίζεται στις συνδέσεις , τις οποίες ονοµάζει νοητά κυκλώµατα (Virtual Circuits ,VCs), ενώ

Station 1Σταθµός 1 Station 2

Σταθµός 2

node (κόµβος) node (κόµβος)

node (κόµβος)node (κόµβος)

node (κόµβος)

node (κόµβος)node (κόµβος) node (κόµβος)


no

de

(κόµβος)ΑΒCDE



Ανεξάρτητα από τον τύπο των υπηρεσιών ,που υποστηρίζει το επίπεδο δικτύου ,η εσωτερική οργάνωση του επικοινωνιακού υποδικτύου µπορεί να ακολουθεί δύο διαφορετικές φιλοσοφίες. 1. Η πρώτη βασίζεται στις συνδέσεις , τις οποίες ονοµάζει νοητά κυκλώµατα (Virtual Circuits ,VCs), ενώ 2. η δεύτερη στα αυτοδύναµα πακέτα (datagrams).


Σταθµός 2



node (κόµβος)



no

de




Τα νοητά κυκλώµατα χρησιµοποιούνται , κυρίως, για υπηρεσίες µε σύνδεση. Η βασική ιδέα είναι ότι όλες οι αποφάσεις, που αφορούν τη διαδροµή, που θα ακολουθήσουν τα πακέτα µιας σύνδεσης, λαµβάνονται πριν την εγκατάσταση της και, εποµένως όλα τα πακέτα ακολουθούν τον ίδιο δρόµο. Αυτό συνεπάγεται , ότι οι κόµβοι του επικοινωνιακού υποδικτύου πρέπει να θυµούνται σε ποιο κόµβο θα προωθήσουν τα πακέτα της ίδιας σύνδεσης, προκειµένου να ακολουθήσουν το ίδιο νοητό κύκλωµα.


Σταθµός 2



node (κόµβος)



no

de




Για το σκοπό αυτό κάθε κόµβος του επικοινωνιακού δικτύου διατηρεί ένα πίνακα µε µια καταχώρηση για κάθε νοητό κύκλωµα. Τα στοιχεία, που περιλαµβάνει κάθε καταχώρηση είναι:

αριθµός εισερχόµενου νοητού κυκλώµατος, γραµµή εισόδου,αριθµός εξερχοµένου νοητού κυκλώµατος καιγραµµή εξόδου.


Σταθµός 2



node (κόµβος)



no

de




Όταν γίνεται η εγκατάσταση µιας σύνδεσης δικτύου, ανατίθεται σε αυτήν ένας αναγνωριστικός αριθµός, ο αριθµός νοητού κυκλώµατος. Ο αριθµός αυτός επιλέγεται τοπικά από τη συσκευή του αποστολέα και δεν θα πρέπει να χρησιµοποιείται από κάποια άλλη σύνδεση στην ίδια συσκευή. Αυτό βέβαια δεν εξασφαλίζει, ότι και στους υπόλοιπους κόµβους, από τους οποίους θα περάσει το πακέτο, ο συγκεκριµένος αριθµός νοητού κυκλώµατος θα είναι ελεύθερος.


Σταθµός 2



node (κόµβος)



no

de


Αποστολέας 8

8

8 88

8



Για το λόγο αυτό, οι κόµβοι έχουν τη δυνατότητα να τροποποιούν τον αριθµό νοητού κυκλώµατος των εισερχόµενων πακέτων, εάν αυτός χρησιµοποιείται ήδη από κάποια άλλη σύνδεση. Προκειµένου οι κόµβοι να θυµούνται, ποιος αριθµός νοητού κυκλώµατος έχει τροποποιηθεί και πως έχει τροποποιηθεί, η πληροφορία καταχωρείται στους πίνακες των κόµβων.


Σταθµός 2



node (κόµβος)



no

de


Αποστολέας 8

8

8 88

8

9



Κόµβος Ζ

Κόµβος Α

Κόµβος D

Κόµβος C

Κόµβος B

Κόµβος V

Κόµβος X

VC1VC5

VC3VC2

VC3VC3

Στο Σχήµα 7-3 παρουσιάζονται τα νοητά κυκλώµατα, Από το Σχήµα βλέπουµε, ότι τα πακέτα µε αριθµό νοητού κυκλώµατος 3, που φθάνουν από τον κόµβο Α, πρέπει να µεταδοθούν στον κόµβο Β µε αριθµό νοητού κυκλώµατος 2, γιατί ο αριθµός νοητού κυκλώµατος 3 χρησιµοποιείται από ήδη εγκατεστηµένη σύνδεση προς τον κόµβο V.

Κόµβος

Εισόδου

D

VCΕισόδου

3

Κόµβος

Εξόδου

V

VCΕξόδου

3

C 5 X 1

A 3 B 2

B 2 D 3

V 3 X 1

που υποστηρίζει ο κόµβος Ζ.

V 3 D 3



Στα υποδίκτυα αυτοδύναµων πακέτων δεν επιλέγεται διαδροµή, την οποία πρέπει να ακολουθήσουν όλα τα πακέτα, οϋτε καν στην περίπτωση, που έχουµε υπηρεσίες µε σύνδεση. Αντίθετα, κάθε πακέτο ακολουθεί τη δική του διαδροµή. Στην περίπτωση αυτή, οι κόµβοι διατηρούν πίνακες, που προσδιορίζουν σε ποια γραµµή (κόµβο) πρέπει να σταλεί ένα πακέτο για κάθε πιθανό προορισµό.


Σταθµός 2



node (κόµβος)



no

de




Τελειώνοντας, πρέπει να επαναλάβουµε, ότι ανεξάρτητα από τον τρόπο οργάνωσης του επικοινωνιακού υποδικτύου(µε νοητά κυκλώµατα ήαυτοδύναµα πακέτα),

αυτό µπορεί να προσφέρει και τα δυο είδη υπηρεσιών: µε σύνδεση και χωρίς σύνδεση.

ΑΒCDE ΑΒCDE

texnologia diktya 7.1.1

Documents