Temat 5/10.01.15/Model enkapsulacji. Protokół TCP/IP
1. Process enkapsulacji
Enkapsulacja (lub kapsulkowanie, encapsulation) – termin odnoszący się do struktury protkołu kommunikacyjnego, np. opartego namodelu ISO lub modelu TCP/IP. Kapsułkowanie polega na upakowaniu danych z wyższej warstwy w warstwie niższej danego protokołu po stronie nadawczej, a więc przed wysłaniempakietu telekommunikacyjnego (datagramu, ramki) w sieciach pakietowych. Po stronie odbiorczej wykonywane jest działanie odwrotne prowadzące do wyodrębnienia danych z warstwy najwyższej przenoszącej dane użytkowe, zwanej warstwą aplikacji.
Schemat przebiegu procesu enkapsulacji
2) Wyjaśnij pojęcia: ramki, segmenty, pakiety danych, nagłówki ramki, nagłówki segmentu, dane (górne warstwy - sesji, przentacji, aplikacji), rysunek model enkapsulacji
W procesie enkapsulacji dane użytkownika (z warstwy aplikacji) są dzielone w warstwie transportu na segmenty i opatrywane nagłówkiem zawierającym m.in. numery portów. Tak przygotowane porcje danych wędrują do warstwy trzeciej, gdzie jest dodawany nagłówek zawierający adresy logiczne nadawcy i odbiorcy. Powstaje pakiet. Do pakietów w warstwie łącza danych są dodawane adresy fizyczne — tworzona jest ramka. Ostatnia warstwa — fizyczna -— przekształca ramkę z poprzedniej warstwy do postaci pozwalającej przesłać informację medium transmisyjnym. Dane wędmją do stacji docelowej i tam są ponownie przekształcane, najpierw z bitów na ramki, następnie na pakiety i segmenty, po czym zostają zinterpretowane przez aplikację na komputerze docelowym.
1. Definicje protokołów
Protokoł sieciowy to zestaw reguł, które umożliwiają komunikację w sieci komputerowej.
1.1. Protokół TCP/IP
Najpopularniejszym spośród protokołów komunikacyjnych jest protokół IP, powszechnie używany w sieciach LAN, a także w internecie. W sieciach IP dane są wysyłane w formie bloków określanych mianem pakietów. W przypadku transmisji z wykorzy-
staniem protokołu IP przed rozpoczęciem transmisji nie jest zestawiana wirtualna sesja komunikacyjna między dwoma urządzeniami. Protokół IP jest protokołem zawodnym — nie gwarantuje, że pakiety dotrą do adresata, że nie zostaną pofragmentowane czy też zdublowane. Ponadto dane mogą dotrzeć do odbiorcy w innej kolejności niż ta, w jakiej zostały nadane. Niezawodność transmisji danych zapewniają protokoły warstw wyższych (np. protokół warstwy transportowej — TCP).
1.2. Protokół IPX/SPX
Dla sieci pracujących w środowisku Novell Netware został opracowany protokół IPX (Internet Packet Exchange). Nie został on wyposażony w mechanizmy kontroli transmisji i nie gwarantuje, że wszystkie pakiety dotrą na miejsce. Podobnie jak w przypadku protokołu IP, niezawodność transmisji zapewnia protokół warstwy czwartej — SPX (Sequenced Packet Exchange).
Adresacja w protokole IPX składa się z dwóch części: adresu sieci i adresu hosta. Pierwszy z nich jest liczbą 32-bitową, drugi — 48-bitową i odpowiada adresowi MAC karty sieciowej.
Obecnie protokoły IPX/SPX praktycznie nie są stosowane, ponieważ zostały wyparte przez stos protokołów TCP/IP.
1.3.Protokół AppleTalk
AppleTalk jest protokołem opracowanym przez firmę Apple, stosowanym w sieciach komputerowych opartych na systemie operacyjnym MacOS. Protokół ten wykorzystują proste sieci równorzędne. Aktualnie protokół AppleTalk nie jest rozwijany, został zastąpiony przez protokół TCP/IP.
Protokoły IP, IPX i AppleTalk są protokołami rutowalnymi (routed protocol). Oznacza to, że mogą być obsługiwane przez routery, a więc mogą przenosić dane między różnymi sieciami.
1.4. Protokół NetBEUI
NetBEUI to prosty protokół opracowany przez IBM i wykorzystywany jedynie w systemach operacyjnych firmy Microsoft. Protokół ten cechuje się minimalnymi wymaganiami i dużą odpornością na błędy. Sprawdza się jednak tylko w małych sieciach lokalnych — nie może być używany w internecie, gdyż nie jest protokołem rutowalnym. W najnowszych wersjach systemów Windows protokół ten został zastąpiony przez TCP/IP.
1.5. Model TCP/IP
Mode l TCP/IP (Transmission Control Protocol/lnternet Protocol) to teoretyczny model warstwowej struktury komunikacji sieciowej. Opiera się on na szeregu współpracujących ze sobą warstw (layers). Założenia modelu TCP/IP są pod względem organizacji warstw zbliżone do zatożeń modelu OSI, jednak liczba warstw jest mniejsza i lepiej odzwierciedla prawdziwą strukturę Internetu.
Związek między protokołem IP I protokołem TCP jest bardzo istotny. Protokół IP określa drogę dla pakietów, a protokół TCP zapewnia niezawodny transport.
6. Porównanie modelu TCP/IP oraz OSI
7. Opis warstw modelu TCP/IP
Warstwa aplikacji (application layer) to najwyższy poziom, w którym pracują aplikacje, na przykład serwer WWW czy przeglądarka internetowa. Warstwa ta obejmuje zestaw gotowych protokołów, które są wykorzystywane przez aplikacje do przesyłania w sieci różnego typu informacji.
Warstwa transportowa (transport layer) odpowiada za przesyłanie danych i kieruje właściwe informacje do odpowiednich aplikacji, wykorzystując porty określane dla każdego połączenia. Warstwa transportowa nawiązuje i zrywa połączenia między
komputerami. W tej warstwie działa protokół TCP (przesyłający potwierdzenia odbioru porcji danych, co gwarantuje pewność transmisji) oraz protokół UDP (bez potwierdzeń odbioru).
Warstwa internetowa (internet layer) ma za zadanie podzielenie segmentów na pakiety i przesłanie ich dowolną siecią. Pakiety trafiają do sieci docelowej niezależnie od przebytej drogi. Tą warstwą zarządza protokół IP. Tutaj jest określana najlepsza ścieżka i następuje przełączanie pakietów.
Warstwa dostępu do sieci (network access layer) zajmuje się przekazywaniem danych przez fizyczne połączenia między urządzeniami sieciowymi (np. karty sieciowe lub modemy). Dodatkowo warstwa ta jest wyposażona w protokoły służące do dynamicznego określania adresów IP.
