Transcript لايه شبكه
فصل اول: اصول و مباني شبکهها 1 رئوس مطالب فصل :1 تاريخچه شبکهها تاريخچه اينترنت اينترنت سازمانهاي استاندارد در زمينه شبكه تقسيمبندي شبكهها طراحي اليهاي خدمات اتصالگرا و بياتصال مدلهاي مرجع مقايسه مدلهاي مرجع OSIو TCP/IP معايب مدلهاي مرجع OSIو TCP/IP 2 •كاربردهاي تجاري •كاربردهاي خانگي •كاربران در حركت •مالحظات اجتماعي 3 يك شبكه با يك سرور و دو كالينت 4 مدل كالينت-سرور با درخواست و پاسخ همراه ميباشد. 5 6 دسترس ي به اطالعات از راه دور ارتباط فرد با فرد سرگرميهاي تعاملي تجارت الكترونيكي در سيستمهاي نقطه به نقطه ،كالينت و يا سرور ثابت وجود ندارد 7 برخي انواع تجارت الكترونيكي 8 تركيبي از شبكههاي بيسيم و محاسبات در حالت جابجائي 9 تقسيمبندي شبكهها از نقطه نظر تكنولوژي انتقال شبكهها بر اساس اندازه شبكه 10 تفکيک شبکهها از نقطه نظر تكنولوژي انتقال • شبكههاي پخش ي ()broadcast • شبكههاي نظير به نظير ()peer to peer 11 شبکههاي پخش ي يا Broadcast • داراي يک کانال مشترک بين همه کامپيوترها • حاوي بسته پيام • بسته شامل متن پيام به همراه آدرس کامپيوتر مقصد ارسال پيام براي گروهي از کامپيوترها پخش گروهي يا multicasting 12 ارسال پيام براي همه کامپيوترها پخش يا broadcasting شبکههاي نظير به نظير يا peer to peer مسائل مطرح در اين نوع از شبکهها: • مسير جداگانه بين هر دو کامپيوتر • کشف کوتاهترين مسير بين هر دو سيستم • تقسيمبندي شبکهها به محلي ،شهري و گسترده 13 تقسيمبندي شبكهها بر اساس اندازه آنها • شبكههاي محلي )(Local Area Networks • شبکههاي ناحيهاي )(Metropolitan Area Networks • شبکههاي گسترده )(Wide Area Networks • شبكههاي بيسيم )(Wireless Networks • شبكه شبكهها )(internetwork 14 شبكههاي محلي )(Local Area Networks شبكهاي خصوص ي براي متصل كردن كامپيوترهاي يك شركت و به اشتراك گذاشتن منابع و تبادل اطالعات بين ايستگاههاي كاري سه پارامتر مهم در شبکههاي محلي: • اندازه • فنآوري انتقال اطالعات • همندي يا توپولوژي 15 انواع توپولوژي يا همبنديهاي شبکه محلي: LAN Star Ring Tokenrin g 16 Bus تعاريف: • ( Busگذرگاه :وجود يک خط ارتباطي بين ايستگاهها) • ( Ringحلقه :وجود کانال ارتباطي حلقوي) • ( Tokenringسيستم در اختيار دارنده Tokenمجاز به ارسال پيام ميباشد) • ( Starستاره :اتصال همه ايستگاهها به يک وسيله هاب مرکزي و عدم ارتباط مستقيم ايستگاهها با يکديگر) 17 شبكههاي محلي )(LAN دو نوع شبکه پخش ي )Ring (b) Bus (a 18 شبکههاي ناحيهاي )(Metropolitan Area Networks شبکهاي است در محدوده يک شهر که بهترين نمونه براي آن شبکه تلويزيون کابلي ميباشد 19 شبکههاي ناحيهاي )(MAN 20 (Wide Area Networks) شبکههايگسترده 21 اجزاء شبکههايگسترده ميزبان )(host زيرشبکهها )(subnets • خطوط انتقال شامل مجموعه خطوط ارتباطي و مسيريابها ابزار انتقال داده سيم مس ي ،فيبر نوري، امواج راديويي • تجهيزات سوئيچينگ برقراي ارتباط بين خطوط 22 ارتباط بين hostها و زير شبكه ()1 23 ارتباط بين hostها و زير شبكه ()2 24 شبکههايبيسيم )(Wireless Networks • ارتباطات داخل سيستمي )(Bluetooth • LANبيسيم ) (IEEE802.11 • WANبيسيم 25 ارتباطات داخل سيستمي :برقراري ارتباطات بيسيم بين قطعات داخلي يك كامپيوتر LAN بيسيم :برقراري ارتباط بين کامپيوترها از طريق يک مودم راديويي و يک آنتن WAN بيسيم :با برد بيشتر و نرخ انتقال داده كمتر نسبت به LANبيسيم از جمله شبكه تلفن همراه 26 فاصله پردازندهها محدوده پردازندهها مثال 1m به فاصله يك ميز شبكه شخص ي 10 m يك اتاق شبكه محلي 100 m يك ساختمان " " 1 km يك مجتمع " " 10 km يك شهر شبكه شهري 100 km يك كشور شبكه گسترده 1000 km يك قاره " " 10,000 km كره زمين اينترنت طبقهبندي شبكهها براساس اندازه آنها 27 شبکههاي بيسيم ()1 ) (aهمبندي بلوتوث ) (bشبکه محلي بيسيم 28 شبکههاي بيسيم ()2 29 وسايلي که امکان ارتباط با هم را بوسيله شبکه دارند: 30 شبكه شبكهها )(internetwork شبکهاي از شبکهها(internetw )ork تبديل فرمت دادهها 31 اتصال شبکهها به وسيله دروازه )(gateway (desktop PC, PDA, shared peripherals) كامپيوترها (TV, DVD, VCR, camera, stereo, MP3) سرگرميها (telephone, cell phone, intercom, fax) ارتباطات (microwave, fridge, clock, furnace, airco) لوازم آشپزخانه (utility meter, burglar alarm, babycam)تجهيزات با كنترل از راه دور 32 33 پروتكل با ساختار سلسله مراتبي مقولههاي طراحي در اليهها خدمات اتصالگرا و خدمات بياتصال توابع ابتدائي در سرويسها ربط بين سرويسها و پروتكلها لزوم طراحي اليهاي كاهش پيچيدگيهاي طراحي مفاهيم کلي : اليه :اجزاء تشکيل دهنده شبکهها با ارائه سرويسهاي خاص به اليه باالتر پروتکل :قواعد برقراري ارتباط يك اليه با اليه ديگر متناظر همتا) :(peerتمام اجزاء موجود در يک اليه واسط ( :)interfaceتعيين سرويسها و عملکردهايي که هر اليه در اختيار اليه باالتر قرار ميدهد معماري شبكه ( : )network architectureمجموعه اليهها و پروتکلها 34 معماري شبكه network architecture اليهها ،پروتکلها و واسطها 35 The philosopher-translator-secretary architecture. 36 نمونهاي از جريان اطالعات كه از ارتباط مجازي اليه 5پشتيباني مينمايد 37 Addressing Error Control Flow Control Multiplexing Routing • • • • • 38 خدماتي که هراليه به اليههاي باالتر خود عرضه ميكند: خدمات اتصالگرا (پيادهسازي بر اساس مدل تلفن) قابل اعتماد انتقال فايل • دنبالههاي پيام • رشتههاي بايتي غير قابل اعتماد بياتصال (پيادهسازي بر اساس مدل پست) قابل اعتماد غير قابل اعتماد خدمات درخواست و پاسخ 39 خدمات دادهگرام انواع خدمات اليهها اتصالگرا غيرقابلاعتماد بياتصال قابلاعتماد رشتههاي بايتي 40 غيرقابلاعتماد قابلاعتماد دنبالههاي پيام چند نمونه از انواع خدمات اليهها: 41 مثال سرويس چند صفحه متوالي استريم پيام قابل اعتماد ورود از راه دور استريم بايت قابل اعتماد صداي ديجيتالي اتصال غير قابل اعتماد زبالههاي پستي الكترونيكي ديتاگرام غير قابل اعتماد ايميل ثبت شده ديتاگرام تصديق شده جستجوي پايگاه داده درخواست -پاسخ اتصالگرا غير اتصالگرا پنج جزء براي فراهم كردن يك سرويس ساده اتصالگرا 42 بستههاي ارسالي در يك تعامل ساده كالينت-سرور در شبكه اتصالگرا 43 44 مدلهاي مرجع بر اساس سازمان استانداردهاي جهاني ISO 45 مدل مرجع OSI مدل مرجع TCP/IP مقايسه مدل OSIبا مدل TCP/IP كاستيهاي مدل OSIو پروتكلها كاستيهاي مدل مرجع TCP/IP اصول مدل مرجع OSI • يك اليه ،زماني بايد ايجاد شود كه خدمت متفاوتي مورد نياز است. • هر اليه بايد وظيفه مشخص ي داشته باشد. • وظيفه هر اليه بايستي با در نظر گرفتن قراردادهاي جهاني تعريف گردد. • مرزهاي اليه بايد براي كم كردن جريان اطالعات از طريق رابط اليهها انتخاب شوند. • تعداد اليهها بايد به اندازهاي زياد باشد كه وظايف متمايز در يك اليه مشترك نباشد و به اندازهاي كم باشد كه معماري آنها نامناسب نگردد. 46 روابت 0/1 OSI اليههاي مدل مرجع (Physical layer) اليه فيزيكي • (Data link layer) • اليه پيوند دادهها (Network layer) • اليه شبكه (Transport layer) • اليه انتقال (Session layer) • اليه جلسه (Presentation layer) • اليه نمايش (Application layer) • اليه كاربرد 47 اليه فيزيکي Physical layer وظيفه ارسال بيتهاي خام(پردازش نشده) بر روي کانال ارتباطي و حصول اطمينان از ارسال درست بيت مورد نظر 48 اليه پيوند دادهها Data link layer اين اليه وظيفه تبديل وسايل انتقال اطالعات خام به كانال ارتباطي بدون خطا از ديد اليه شبكه را بر عهده دارد و حاوي زير اليه خاص ي به نام زير اليه دستيابي شبکه MACميباشد. 49 اليه شبکه Network layer اين اليه وظيفه کنترل زير شبکه و همچنين چگونگي هدايت بستههاي اطالعاتي را از مبدأ به مقصد بر عهده دارد. 50 روابت 0/1 اليه انتقال Transport layer وظيفه اصلي اين اليه دريافت داده از اليه باالتر و در صورت نياز شكستن آن به اندازههاي كوچكتر ،فرستادن آنها به اليه شبكه و اطمينان حاصل كردن از اينكه دادهها بطور صحيح به طرف مقابل ميرسد. 51 اليه جلسه Session layer اين اليه به كاربران در ماشينهاي مختلف اجازه ميدهد كه جلساتي را بين خودشان برقرار كنند و خدمات گوناگوني مانند کنترل گفتگو و مديريت نشانه و همگامسازي را نيز ارائه ميدهد. مديريت نشانه :به اين معناست كه دو طرف يك عمل بحراني را در آن واحد انجام ندهند. همگام سازي :همگام سازي كمك ميكند كه در هنگام ارسال يک فايل بزرگ ،پس از ازكار افتادن و بروز مشکل ،انتقال دوباره از آخرين نقطه كنترلي ،تكرار گردد. 52 اليه نمايش Presentation layer اين اليه به قواعد و معناي اطالعات فرستاده شده مربوط ميشود. 53 اليه کاربرد Application layer اين اليه شامل قراردادهاي گوناگوني كه مورد نياز عموميكاربران است ميباشد .از جمله قراردادهايي كه بطور گسترده مورد استفاده قرار ميگيرد httpميباشد كه اساس شبكه جهاني اينترنت ميباشد. از ديگر قراردادهاي اين اليه ،براي انتقال فايل ،ميتوان از پست الكترونيكي و اخبار شبكه و ...نام برد. 54 TCP/IP اليههاي مدل مرجع (Internet layer) اليه اينترنت • (Transport layer) • اليه انتقال (Application layer) • اليه كاربرد (Network Interface) • اليه ميزبان به شبکه 55 اليه اينترنت Network layer وظيفه اصلي اين اليه دريافت داده از اليه باالتر و در صورت نياز شكستن آن به اندازههاي كوچكتر ،فرستادن آنها به اليه شبكه و اطمينان حاصل كردن از اينكه دادهها بطور صحيح به طرف مقابل ميرسد. 56 اليه انتقال Transport layer اين اليه شامل دو قرارداد به شرح زير ميباشد: •( TCPقرار داد كنترل انتقال) :قرارداد قابل اعتماد و اتصالگرايي است كه اجازه ميدهد رشتهاي از بايتهايي که از يک ماشين شروع به حرکت ميکنند ،بدون خطا به ماشين ديگري در اليه اينترنت تحويل شوند. • ( UDPقرارداد داده گرام كاربر) :يك قرارداد غير قابل اعتماد و بي اتصال براي كاربردهايي كه در آن تحويل سريع مهمتر از تحويل صحيح ميباشد بطور گسترده مورد استفاده قرار ميگيرد .اين قرارداد براي کاربردهايي که 57 اليه کاربرد Application layer اليه كاربرد در باالي اليه انتقال قرار دارد و شامل تمام قراردادهاي اليه باالتر ميباشد. مدلهاي اوليه ،شامل پايانه مجازي ( )telnetو انتقال فايل ( )ftpو پست الكترونيكي ( )SMTPبودهاند. 58 اليه ميزبان به شبکه )(Network Interface فقط بيان ميكند كه ميزبان با استفاده از بعض ي از قراردادها به شبكه متصل شود .بنابراين ميتواند بستههاي IPرا از طريق آن ارسال كند .اين قرارداد از ميزبان به ميزبان و از شبكه به شبكه تعريف نشده است. 59 پروتكلها و شبكهها در مدل اوليه 60 TCP/IP مقايسه مدلهاي مرجع OSIو TCP/IP هر دو بر اساس مفهوم پشتهاي از قراردادهاي مستقل پايهگذاري شدهاند. عملکرد اليهها در آنها مشابه به هم ميباشد. در هر دو مدل اليه باالي اليه انتقال اليه کاربران بر اساس کاربرد مربوط به خدمات انتقال قرار دارد. مدل OSIهر دو ارتباط اتصالگرا و بياتصال را در اليه شبكه و فقط اتصالگرا را در اليه انتقال پشتيباني ميكند. و مدل TCP/IPدر اليه شبكه فقط از ارتباط بي اتصال و از هردو ارتباط در اليه انتقال پشتيباني ميكند. 61 سه مفهوم اساس ي در مدل مرجع OSI خدمات رابطها قراردادها 62 معايب مدلهاي مرجع OSIو TCP/IP مکاشفه دو فيل دومين دليل عدم رشد OSIاين است كه هم مدل و هم قرارداد ناقص است. • زمانبندي نادرست • تكنولوژي نادرست • پياده سازي نادرست • سياستهاي نادرست 63 نقدي بر مدل مرجع TCP/IP در اين مدل مفاهيم خدمات ،رابطه و قرارداد بطور واضح قابل تفكيك نيست. مدل TCP/IPيك مدل عمومي نيست و براي تشريح هر پشتهاي از قراردادها به جز TCP/IP مفيد نيست. اليه ميزبان شبكه كه در مورد قراردادهاي اليهاي وجود داشت ،بعنوان يك اليه محسوب نميشود و تنها به عنوان يك رابط (بين اليه شبكه و پيوند داده) عمل ميکند. ا در مدل TCP/IPتمايزي بين اليههاي فيزيكي و پيوند دادهها نيست .در صورتيکه اين دو اليه کامال از هم متمايز هستند. 64 روابت 0/1 مدل هيبريد كه در اين كتاب از آن استفاده خواهد شد 65 شبکه هاي نمونه -1اينترنت -2شبکه هاي اتصال-گرا Frame Relay، x.25 :و ATM -3اترنت -4شبکه هاي محلي بيسيم 66 (a) Structure of the telephone system. (b) Baran’s proposed distributed switching system. 67 -1ايميل :نوشتن ،اريال و دريافت نامه هاي پست الکترونيک -2اخبار :گروه خبري يک محفل اختصاص يافته براي تبادل پيام در يک زمينه خاص است -3ورود از راه دور :هر روز هزاران نفر در سراسر دنيا براي ورود به کامپيوترهاي ديگر از طريق اينترنت از برنامه هايي مانند rlogin ،telnetيا sshاستفاده مي کنند -4انتقال فايل :با استفاده از برنامه هاي ، FTPکار بران اينترنت مي توانند فايلهاي خود را از يک ماشين به ماشين ديگر گپي کنند. 68 Overview of the Internet. 69 A virtual circuit 70 An ATM cell 71 72 ATMاليهها ،زيراليهها و توابع هر يك از آنها در مدل 73 معماري در اترنت ساده 74 (a) Wireless networking with a base station. (b) Ad hoc networking. 75 برد هيچيك از ايستگاهها كل سيستم را پوشش نميدهد. 76 A multicell 802.11 network. 77 * مهمترين استانداردها با اين عالمت مشخص شده است. استانداردهاي رو به افول با اين عالمت مشخص شده است. † استانداردهاي كهنه و منسوخ 78 The principal metric prefixes. 79