Co to są sieci komputerowe? Podstawowe koncepcje.

Opis

Śieć komputerowa - system komunikacji pomiędzy dwoma lub większą liczbą komputerów. W najszerszym znaczeniu sieć komputerowa to system komunikacji za pośrednictwem medium kablowego lub bezprzewodowego, komputery o różnym przeznaczeniu funkcjonalnym oraz sprzęt sieciowy.

Do przesyłania informacji można wykorzystać różne zjawiska fizyczne, z reguły różnego rodzaju sygnały elektryczne lub promieniowanie elektromagnetyczne.

Mediami transmisyjnymi w sieciach komputerowych mogą być kable telefoniczne oraz specjalne kable sieciowe: kable koncentryczne, skrętki dwużyłowe, kable światłowodowe, fale radiowe, sygnały świetlne.

Zrozumienie warstw i protokołów

Protokół sieciowy - zbiór zasad interakcji pomiędzy komputerami. Protokoły definiują format, synchronizację, sekwencjonowanie i kontrolę błędów. Bez tych reguł komputer nie dostrzeże znaczenia w strumieniu bitów wejściowych.

OSI (Open System Interconnection) Model - zawiera zestaw protokołów definiujących i standaryzujących proces przesyłania danych. Model dzieli ten proces na 7 grup zwanych warstwami.

Warstwy sieciowe:

• Application layer (Program) - zapewnia interakcję pomiędzy oprogramowaniem działającym na komputerze a siecią.
• Presentation layer (prezentacyjne) - wykonuje konwersję kodu i zmianę formatu danych (tłumaczenie składni). Jest to tłumacz sieciowy, który sprawdza, czy dane mają poprawną formę dla aplikacji, która je otrzyma.
• Session layer (Sesyjny) - decyduje kiedy włączyć lub wyłączyć komunikację pomiędzy dwoma komputerami.
• Transport layer (Transport) - sprawdza, czy dane zostały pomyślnie wysłane i odebrane w dwóch węzłach końcowych. Jeżeli dane zostaną przesłane niepoprawnie, warstwa ta odpowiada za ponowne przesłanie danych.
• Network layer (Sieć) - ustanawia, utrzymuje i przerywa połączenia logiczne i fizyczne pomiędzy wieloma sieciami pośrednimi. Odpowiedzialny za tłumaczenie (konwersję) adresów logicznych lub nazw na adresy fizyczne. Realizuje funkcje routingu sieciowego i kontroli przepływu przez interfejs komputer-sieć.
• Data-Link - obsługuje transmisję fizyczną, ramkowanie (składanie danych w pojedynczy blok), kontrolę przepływu i kontrolę błędów podczas pojedynczego przesyłania danych.
• Physical layer (Fizyczny) - zapewnia elektryczny lub mechaniczny interfejs dla kabla sieciowego. Warstwa ta umożliwia warstwie łącza danych możliwość przesyłania strumienia bitów danych pomiędzy dwoma oddziałującymi na siebie systemami. Przesyła bity danych do przeniesienia.

Zrozumienie modelu i protokołów TCP/IP

Uogólnione grupy warstw sieciowych:

• Application layer (Program) - udostępnia programy do rozwiązywania problemów z siecią, przesyłania plików, zdalnego sterowania i aktywności w Internecie. Obsługuje także interfejsy API (Application Programming Interfaces), które umożliwiają programom napisanym dla określonych systemów operacyjnych dostęp do sieci.
• Transport layer (Transport) - zapewnia kontrolę przepływu, kontrolę błędów i usługi uwierzytelniania w Internecie. Służy jako interfejs dla aplikacji sieciowych.
• Internet layer (Internet) - zapewnia logiczne, niezależne od sprzętu adresowanie, dzięki czemu dane mogą być przesyłane pomiędzy podsieciami o różnych architekturach fizycznych. Zapewnia routing w celu zmniejszenia ruchu i obsługuje dostarczanie sieci. Kojarzy adresy fizyczne (używane w warstwie dostępu do sieci) z adresami logicznymi.
• Network Access layer (Dostęp do sieci) - zapewnia interfejs z siecią fizyczną. Formatuje dane do transmisji i adresuje dane dla podsieci w oparciu o fizyczne adresy sprzętowe. Zapewnia kontrolę błędów danych przesyłanych przez sieć fizyczną.

Zrozumienie protokołów i urządzeń warstwy fizycznej

Poziom fizyczny określa właściwości elektryczne, czasowe i inne sieci, przez które przesyłane są bity informacji w postaci sygnałów elektrycznych. Wydajność kanałów transmisji danych (ich przepustowość, czas opóźnienia i poziom błędów) jest zdeterminowana różnymi właściwościami nośników fizycznych.

Zrozumienie protokołów warstwy oprogramowania (HTTP, FTP, Telnet)

Warstwa oprogramowania znajduje się na szczycie pakietu protokołów TCP/IP. Komunikuje się z niższymi warstwami poprzez porty TCP lub UDP.

Zrozumienie HTTP I WWW

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) służy do komunikacji pomiędzy przeglądarką a serwerem WWW. NTTR obsługuje przesyłanie dokumentów HTML. Do nawiązania połączenia wykorzystywany jest protokół transportowy TCP.

NTTR jest odpowiedzialny za:

• Nawiązuje połączenie pomiędzy przeglądarką a serwerem
• Ustawianie parametrów sesji
• Zapewnia uporządkowaną transmisję treści HTML
• Zamknięcie połączenia z serwerem
• Po nawiązaniu połączenia TCP przeglądarka używa polecenia HTTP GET w celu pobrania strony internetowej z serwera.

UDP (User Datagram Protocol) - protokół w stosie TCP/IP, który w odróżnieniu od protokołu TCP działa bez nawiązywania połączenia. Wymienia wiadomości bez potwierdzenia i gwarancji dostarczenia. W przypadku korzystania z protokołu UDP odpowiedzialność za obsługę błędów i retransmisję danych jest przypisana do warstwy protokołu powyżej. Skuteczne w przypadku serwerów wysyłających małe odpowiedzi do dużej liczby klientów.

Narzędzia do śledzenia i rozwiązywania problemów (ICMP, ping, traceroute)

Ping - narzędzie testujące połączenie sieciowe.

Traceroute - narzędzie śledzące ścieżkę datagramu (wiadomości) między sieciami.

ICMP (Internet Control Message Protocol) - protokół sieciowy służący do przesyłania komunikatów o błędach, które wystąpiły podczas transmisji danych. Na tym protokole opiera się działanie narzędzi Ping I Traceroute .

Model klient-serwer

Klient-serwer - architektura sieci, w której zadanie lub obciążenie sieci jest podzielone pomiędzy dostawców usług (serwery) i klientów (klientów).

Gniazda, adresowanie IP i portów

Gniazdo sieciowe - końcowy abstrakcyjny punkt połączenia w sieci komputerowej.

Gniazdo API - interfejs programowy do sterowania i korzystania z gniazd sieciowych.

Adres gniazda - kombinacja adresu IP i numeru portu.

Korzystanie z serwerów proxy

Serwer proxy - serwer (komputer lub program), który umożliwia wykonywanie pośrednich (a czasem proxy) żądań do usług sieciowych. Służy do dostępu komputerów z sieci lokalnej do Internetu, buforowania danych, kompresji danych, ochrony sieci lokalnej przed dostępem z zewnątrz, ograniczania dostępu do Internetu i kontroli ruchu, dostępu anonimowego.

Usługi przesyłania plików: FTP, TFTP

FTP (File Transfer Protocol) - narzędzie i protokół klient/serwer używany do przesyłania plików pomiędzy dwoma komputerami w sieci TCP/IP. Może także tworzyć i usuwać katalogi oraz wyświetlać ich zawartość.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - narzędzie i protokół klient/serwer oparty na UDP i używany do prostych operacji przesyłania plików.

Usługi konwersji nazw: DNS, whois

DNS (Domain Name System) - system nazewnictwa zasobów w sieciach TCP/IP.

WHOIS - protokół/usługa sieciowa (oparta na protokole TCP), która umożliwia ustalenie właściciela nazwy domeny/adresu IP.

Usługi zdalnego dostępu: Telnet, SSH, rdesktop, VNC

Telnet - zestaw komponentów zapewniających dostęp terminalowy do komputera zdalnego. Sesja Telnet wymaga klienta Telnet i serwera Telnet. Telnet to także protokół, czyli system reguł definiujących interakcję pomiędzy serwerem Telnet a klientem.