Strona główna

Warstwa transportowa


Pobieranie 229.46 Kb.
Strona1/6
Data19.06.2016
Rozmiar229.46 Kb.
  1   2   3   4   5   6
Część 3.

Warstwa transportowa
Warstwa transportowa segmentuje dane oraz składa je w tzw. strumień. Warstwa ta zapewnia całościowe połączenie między stacjami: źródłową oraz docelową, które obejmuje całą drogę transmisji. Następuje tutaj podział danych na części, które są kolejno numerowane i wysyłane do docelowej stacji. Stacja docelowa po odebraniu segmentu wysyła potwierdzenie odbioru. W wyniku niedotarcia któregoś z segmentów stacja docelowa ma prawo zlecić ponowną jego wysyłkę (kontrola błędów transportu).
Protokoły warstwy transportowej zapewniają łączność pomiędzy procesami wykonywanymi w dwóch różnych komputerach, nie integrując w wybór trasy przesyłu informacji. Ponieważ na jednym komputerze może być wykonywanych wiele procesów jednocześnie, muszą one korzystać z różnych punktów kontaktowych, aby sobie wzajemnie nie przeszkadzały. Takie logiczne obiekty, służące jako skrzynki nadawczo-odbiorcze, dla poszczególnych procesów, nazywamy portami. Porty numerowane są liczbami dwubajtowymi dla każdego protokołu warstwy transportowej oddzielnie.

Portów tych nie należy mylić z fizyczną przestrzenią portów danego komputera.

Aby 2 procesy mogły się skomunikować należy określić elementy w następującej kolejności:

protokół -> adres 1 -> port 1 -> adres 2 - > port 2

Jest to tzw. asocjacja (ang. association).

Dla jednego procesu mamy:

protokół -> adres -> port

Jest to tzw. półasocjacja (ang. half-association)



Protokoły warstwy transportowej.
W warstwie transportowej wyróżniamy dwa podstawowe protokoły:

  • TCP- protokół kontroli transmisji (ang. Transmission Control Protocol). Jest to strumieniowy protokół komunikacji między dwoma komputerami, stosowany tam, gdzie zagwarantowany jest przepływ danych dowolnej długości w obydwie strony, lub wymagane jest zwrotne poinformowanie nadawcy o nieusuwalnym błędzie. TCP jest protokołem działającym w trybie klient-serwer:

    • serwer oczekuje na nawiązanie połączenia,

    • klient inicjuje połączenie do serwera.

W odróżnieniu do protokołu UDP, TCP gwarantuje wyższym warstwom komunikacyjnym, dostarczenie wszystkich pakietów w całości, z zachowaniem kolejności bez duplikatów. Zapewnia to wiarygodne połączenie kosztem większego narzutu w postaci nagłówka i większej liczby przesyłanych pakietów.

  • UDP- jest prostym protokołem bezpołączeniowym, operującym na jednostkach informacji nazywanych datagramami UDP lub komunikatami (ang. message). Jest stosowany głównie tam, gdzie przesyłane porcje informacji są nieduże, gdzie występuje pojedyncza wymiana informacji oraz w sieciach lokalnych, gdzie transmisja charakteryzuje się dużo większą niezawodnością. UDP jest protokołem szybszym ze względu na swoją prostotę. Przy niedużych ilościach przesyłanej informacji może bardziej się opłacać i zapewniać niezawodność na poziomie programu użytkowego, niż korzystać z wbudowanych mechanizmów protokołu TCP (uznawanego obecnie za dość powolny).

Warstwa sieciowa
Warstwa sieciowa jako jedyna dysponuje wiedzą dotyczącą fizycznej topologii sieci. Rozpoznaje, jakie drogi łączą poszczególne komputery (trasowanie) i decyduje, ile informacji należy przesłać jednym z połączeń, a ile innym. Jeżeli danych do przesłania jest zbyt wiele, to warstwa sieciowa po prostu je ignoruje. Ona nie musi zapewniać pewności transmisji, więc w razie błędu pomija niepoprawne pakiety danych. Standardowa paczka danych w tej warstwie czasami oznaczana jest jako NPDU (ang. Network Protocol Data Unit). Nie znajdują się w nim żadne użyteczne dla użytkowników aplikacje. Jedyne jego zadanie, to zapewnienie sprawnej łączności między bardzo odległymi punktami sieci. Routery są podstawą budowy rozległych sieci informatycznych takich jak Internet, bo potrafią odnaleźć najlepszą drogę do przekazania informacji. Warstwa sieciowa podczas ruchu w dół umieszcza dane wewnątrz pakietów zrozumiałych dla warstw niższych (enkapsulacja). Jednocześnie warstwa sieci używa czterech procesów (adresowanie, enkapsulacja, routing, dekapsulacja). Protokoły warstwy sieci to: (IPv4, IPv6, NOVELL IPX, APPLE TALK, CLNS/DECN et).
Protokoły warstwy sieciowej służą do organizowania łączności na większą odległość, niż pomiędzy sąsiadującymi ze sobą stacjami lub węzłami. Dwa ważne problemy protokołów warstwy sieciowej to:

  1. System adresowania.

Adresy fizyczne MAC (ang. Media Access Control), używane w warstwie łącza, nie nadają się do tego, ponieważ sprzęt sieciowy pochodzący od różnych producentów rozmieszczony jest na całym świecie w sposób przypadkowy. Rozmieszczenie to nie odzwierciedla struktury sieci. Potrzebny jest więc inny, niezależny od sprzętu, a zależny od logicznej struktury sieci, zbiór adresów, który zostanie odwzorowany na zbiór adresów fizycznych.

  1. Optymalizacja sieci poprzez wytyczenie trasy przesyłu informacji przez węzły tranzytowe.

W małych sieciach jest możliwe przechowywanie informacji globalnej o strukturze połączeń wszystkich węzłów sieci i ustalanie na jej podstawie trasy połączenia pomiędzy dwiema stacjami, a dopiero później transmitowanie informacji (po ustalonej wcześniej trasie). W sieci o zasięgu światowym, takie rozwiązanie byłoby praktycznie niemożliwe ze względu na ilość tej informacji, jak również ze względu na szybko zmieniające się warunki w różnych fragmentach takiej sieci- awarie i rekonfiguracje, nagłe wzrosty i spadki, natężenia ruchu itd. W związku z tym typowym rozwiązaniem jest przechowywanie informacji lokalnej (rozproszonej po różnych węzłach sieci) i dynamiczne podejmowanie decyzji co do wyboru trasy przesyłu na kolejnym odcinku (przykładowo w sytuacji nagłego wzrostu natężenia ruchu, oprogramowanie węzła może podjąć decyzję o skierowaniu części przesyłanej informacji inną, dłuższą trasą, na której natężenie ruchu jest mniejsze).

Internetowe protokoły transportowe
Protokoły służące programom komputerowym do porozumiewania się między sobą poprzez Internet są określone przez IETF w dokumentach zwanych RFC.

Przesyłanie danych komputerowych to niezwykle trudny proces, dlatego rozdzielono go na kilka "etapów", warstw. Warstwy oznaczają w istocie poszczególne funkcje spełniane przez sieć. Najbardziej powszechny sposób organizacji warstw komunikacji sieciowej to Model OSI.

Popularne protokoły wysokopoziomowe (aplikacyjne) i ich standardowe porty:


  • DNS – 53

  • FTP – 21

  • HTTP – 80, dodatkowe serwery, np. proxy, są najczęściej umieszczane na porcie 8080

  • HTTPS – 443 (HTTP na SSL)

  • IRC – 6667

  • NNTP – 119

  • POP3 – 110

  • SPOP3 – 995 (POP3 na SSL)

  • SMTP – 25

  • SSH – 22

  • Telnet – 23

(bardziej obszerna lista protokołów i portów)

Osobną klasą protokołów komunikacyjnych są protokoły do komunikacji grupowej (multicast), używane m.in. do transmisji telewizyjnych przez Internet, telekonferencji itp. Przykładami takich protokołów są RMTP (Reliable Multicast Transport Protocol), TOTEM, XTP, Muse i inne.



Multipleksowanie / Demultipleksowanie
Multipleksowanie (multipleksacja, pol. zwielokrotnianie, ang. multiplexing) – w telekomunikacji metody realizacji dwóch lub większej liczby kanałów komunikacyjnych (np. telefonicznych) w jednym medium transmisyjnym (np. para przewodów światłowód, powietrze itp.). Użytkownicy tych kanałów nie powinni odczuwać, że współdzielą medium transmisyjne. Multipleksowanie pozwala ograniczyć liczbę stosowanych mediów transmisyjnych, zwłaszcza kabli.

TDM (z ang. Time Division Multiplexing). Przesyłane sygnały dzielone są na części, którym później przypisywane są czasy transmisji tzw. szczeliny czasowe. Najpierw przesyłana jest pierwsza część pierwszego sygnału, potem pierwsza część drugiego sygnału itd. Gdy zostaną przesłane wszystkie pierwsze części, do głosu dochodzą drugie części sygnału. Multipleksowanie tego rodzaju jest odpowiednie zwłaszcza do przesyłania sygnałów cyfrowych. Multipleksery cyfrowe łączą na ogół do 16 linii wejściowych. Technika TDM stosowana jest w sieciach rozległych.

FDMang. Frequency Division Multiplexing. Multipleksowanie tego rodzaju zwiększa przepustowość systemu transmisyjnego. Jest to układ, w którym kanały sąsiadują ze sobą. Przesyłane sygnały są przetwarzane na zmiany częstotliwości następujące wokół pewnej środkowej częstotliwości nośnej, z tym zastrzeżeniem, że każdy sygnał ma inną częstotliwość środkową. Multipleksowanie tego rodzaju jest odpowiednie do przesyłania sygnałów analogowych. Jak wiadomo szum wzmacniaczy elektrycznych zwiększa się znacznie w zakresie większych częstotliwości, a transmitowane sygnały optyczne w systemach o przepustowości 10-30 Gbit/s ulegają degradacji wskutek dyspersji chromatycznej. FDM ma dwie zalety: 1) zwiększa liczbę kanałów, 2) zmniejsza ograniczenia spowodowane tłumiennością i dyspersją. Bardzo interesującym przykładem systemu zwielokrotnienia z podziałem częstotliwości jest wielokanałowy koherentny system rozgłoszeniowy o dużej gęstości rozmieszczenia kanałów częstotliwościowych. System tego rodzaju może się składać z sześciu kanałów optycznych rozmieszczonych co 2,2 GHz (jest to najmniejsza możliwa odległość międzykanałowa, przy której nie powstaje interferencja). Do generowania kanałów wykorzystuje się lasery, które muszą dawać stabilny sygnał o pojedynczej częstotliwości, przestrajanej w sposób ciągły w granicach 1000 GHz. Modulacja realizowana jest za pomocą metody FSK.
Jak działa demultipleksowanie
Demultipleksowanie przychodzących ramek na podstawie pola typu znajdującego się w nagłówku ramki. Ramka demultipleksowana jest na moduł IP, moduł ARP i moduł RARP.

Demultipleksowanie w warstwie Internetu. Oprogramowanie IP wybiera odpowiednią procedurę obsługi na podstawie znajdującego się w nagłówku datagramu pola typu protokołu. Moduł IP demultipleksowany jest na protokół ICMP, UDP, TCP i EDP.

Demultipleksowanie w warstwie bezpośrednio powyżej IP. UDP wybiera odpowiedni port odbiorcy na podstawie numeru portu odbiorcy znajdującego się w nadchodzącym datagramie. Warstwa IP demultipleksowana jest na porty.

Demultipleksacja w transporcie bezpołączeniowym

Patrz opis UDP


Demultipleksacja w transporcie połączeniowym

Patrz opis TCP


UDP: User Datagram Protocol [RFC 768]

Protokół UDP

UDP: Budowa ramki

Nagłówek UDP over IPv4

Pola nagłówka ramki UDP
  1   2   3   4   5   6


©snauka.pl 2016
wyślij wiadomość