Arvutivõrgud ja andmeside (0)

Arvutivõrgud ja andmeside

Üldine

Osi mudel - on ISO ja ITU-T koostöös 1977.a. valminud andmesideprotokollide kontseptuaalne mudel. OSI 7-kihilise arhitektuuriga baasmudel annab loogilise struktuuri konkreetsetele andmesidevõrkude standarditele. Tegelikus elus on andmesidevõrkudes kasutusel terve rida erinevaid protokollistikke (TCP/IP,  NetWare , AppleTalk, DECnet, ATM, SNA ja SS7 jne.), mis ei vasta täpselt OSI mudelile (näit. on paar OSI kihti ühendatud üheks kihiks vms), kuid põhimõtteliselt täidavad need kõik ühtesid ja samu funktsioone ning OSI mudel on heaks õppevahendiks ka teiste protokollistike tundmaõppimisel. 1982.a. said ISO ja ITU-T valmis ka OSI protokollistandardid, kuid esiteks oleks nende kasutuselevõtt nõudnud täielikku loobumist kõigist teistest protokollidest ja teiseks olid vahepeal tekkinud ja jõudsalt arenenud Internet oma TCP/IP protokollistikuga ning Ethernet ja Token Ring kohtvõrgud, siis 1996.a. lõpetati jõupingutused OSI protokollistiku juurutamiseks ja kogu projekt loeti äpardunuks. Praegu on OSI mudel kasutusel peamiselt metoodilise õppevahendina andmesidevõrkude tööpõhimõtte tundmaõppimisel.
On väga keeruline panna omavahel suhtlema erinevat  riist - ja  tarkvara  kasutavaid arvuteid. OSI idee seisneb selles, et andmeside protsess on jagatud kihtideks, nii et iga kiht tegeleb ainult teatava kitsama ülesannete ringiga ning muudatuste tegemine ühes kihis ei nõua tingimata teiste kihtide muutmist .
Iga kiht kasutab vahetult enda all olevat kihti ja teenindab vahetult endast ülalpool olevat kihti. Juhtimine antakse edasi järgemööda ühelt kihilt teisele, alustades kõige ülemisest ehk rakenduskihist ühes tööjaamas, seejärel minnakse aste-astmelt allapoole kuni jõutakse kõige alumisele ehk füüsilisele kihile, siirdutakse üle sidekanali järgmisele tööjaamale ja seal uuesti altpoolt ülespoole füüsilisest kihist kuni rakenduskihini.
Osi mudeli kihid

Füüsiline kiht - OSI mudeli esimene ehk kõige alumine kiht. Siia kuuluvad  riistvara  ja selle juhtimise protseduurid ning see defineerib võrgu füüsikalised ja elektrilised karakteristikud ja tagab andmete edastamise  võrguselektriliste impulsside, valgus- või raadiosignaalidena ning tagab arvutite füüsilise ühenduse võrguga. Siia kuuluvad Fast Ethernet, RS-232 ja ATM  protokollid koos vastavate riistvarakomponentidega. Signaali kuju, sagedus, amplituud jms. Otsikute standardid . Traatide arv, tüüp, funktsioon max pikkus. Kodeerimismeetodid

Andmelülikiht/Kanalikiht - OSI mudeli altpoolt teine kiht (asub füüsilise kihi peal ja võrgukihi all). Andmelülikiht jagab  andmepaketid enne füüsilisse kihti saatmist kaadriteks (vt. fragmentation) ning võtab füüsilisest kihist vastu kinnituskaadreid (kaadreid, mida vastuvõtupool veakontrolliks tagasi saadab ), teostab veakontrolli ning kui avastab vea, edastab kaadri teistkordselt. Nii tagab andmelülikiht võrgukihile veavaba virtuaalse kanali .Andmelülikiht jaguneb kaheks alamkihiks - ülemiseks ja alumiseks. Ülemist nimetatakse loogilise lüli juhtimiskihiks (LLC - Logical Link Control ) ja alumist meediapöörduse juhtimiskihiks (MAC - Media Access Control).Lülikihi protokollid on näiteks PPP,  SLIP , HDLC, ABP, Go Back N, SRP. Füüsiline adresseerimine. Füüsilises kihis tekkinud vigade avastamine. Voo reguleerimine. Kaadrite formeerimine ja saatmine .

Võrgukiht - Seitsmekihilise OSI sidemudeli altpoolt kolmas kiht. Võrgukiht kasutab andmete edastamiseks vahetult selle all asuvat andmelüli kihti ning teda ennast kasutab kõrgemalasuv transpordikiht. Võrgukihi ülesandeks on  pakettide  marsruutimine ja edastamine , samuti adresseerimine, võrkudevaheliste ühenduste loomine, veatöötlus, ummistuste reguleerimine ja pakettide järjestamine.Levinuim võrgukihi  protokoll  on IP protokoll. Loogiline adresseerimine. Pakettide marsruutimine.

Transpordikiht - OSI mudeli altpoolt neljas kiht. Transpordikiht määrab ära selle, kuidas kasutada võrgukihti virtuaalse veavaba kakspunktühenduse tagamiseks nii, et  host  A saab saata sõnumeid hostile B õiges järjekorras ja ilma vigadeta. Transpordikihti kasutab sellest kõrgemal asuv seansikiht. Loob lihtsalt kasutatava usaldusväärse kanali. Vookontroll. Usaldusväärne ühendus. Pordid . Ummistuste lahendamine. Järjekorra arvestamine

Seansikiht - OSI-mudeli altpoolt viies kiht. Seansikiht kasutab transpordikihti ühenduse loomiseks kahel erineval  hostil toimuvate protsesside vahel. Seansikiht loob, säilitab ja lõpetab seansi ning tagab andmevahetuseturvalisuse. Seansikihti kasutab esituskiht. Loogilised seansid otspunktide vahel. Loogiliste seansside loomine, haldamine , katkestamine. Katkenud seansside jätkamine. Tihti ei ole kasutusel ega vajalik.

Esituskiht - OSI-mudeli altpoolt kuues kiht, määrab andmete esitusviisi ning koodi- ja vorminguteisendused. Esituskiht võimaldab rakenduskihis asuvatel omavahel kokkusobimatutel rakendustel suhelda üle seansikihi. Andmete vormingu koosõlastamine ja teisendus . Arvude esitus. Kooditabelid. Enamasti realiseeritud koos rakenduskihiga.

Rakenduskiht - OSI 7-kihilise mudeli kõige ülemine kiht. Rakenduskihi teenuseid kasutavad võrgurakendusprotsessid nagu elektronpost, virtuaalterminal jt. Rakenduskiht tegeleb võrgu läbipaistvuse  ja ressursijaotuse ning probleemide lahendamisega. Esituskiht tagab rakenduskihile tuttava andmete esitusviisi sõltumata sellest, millises  vormingus  need võrgus liikusid. Konkreetse rakendusprogrammi andmed. Võrguteenused/protokollid(HYYP,FTP, SMTP , telnet). Kaugfailisüsteemid.
Võrkude Topoloogiad - Kohtvõrgu topoloogia all vaadeldakse võrgu-komponentide omavahelise ühendamise füüsilist ja loogislist viisi. Füüsiline topoloogia määrab ära, kuidas seadmed on füüsiliselt omavahel ühendatud ja loogiline topoloogia näitab, kuidas andmed võrgus läbi seadmete liiguvad. Olenemata võrkude suurusest ja keerukusest koosnevad nad kolmest põhilülitusest: kahe seadme vaheline ühendus, siinühendus ja tähtühendus. Eristatakse siin-, ring-, täht-, ja puutopoloogiat või nende kombinatsioone.

Tähttopoloogia

Kõik tööjaamad on ühendatud kaabliga ühe keskseadme külge, milleks on tavaliselt HUB või mõni teine sama tööpõhimõttega seade. Tähttopoloogia eelis on see, et kui ühel kaablil tekib mingi tõrge ja see lakkab töötamast, siis kõik teised kaablid jäävad sellest puutumata, ehk siis ühenduse kaotab ainult see seade mille kaabel lakkas töötamast. Miinus on aga HUB keskseade . Kui see seade lakkab töötamast, siis lakkavad ka kõik sellega ühendatud kaablid ja seaded töötamast.

Ringtopoloogia

Kõik tööjaamad ringtopoloogias on nii nimetautd kordajad ja moodustavad suletud ringi . Erinevalt täht topoloogiast ei ole ringtopoloogial lõpppunkte. Kordaja on kohtvõrku ühendatud tööjaama  võrgukaart . Kuna iga kohtvõrku ühendatud tööjaama võrgukaart on kordaja, siis kõik jaamad kordavad samat signaali ja võimendavad seda , isegi kui see ei olnud neile suunatud. Ringtopoloogia plussid on kerge ülesseadmine,suure andmekogusega hakkama saamine ja vigade kerge üles leidmine. Miinused on aga andmete kopeerimine, kogu võrgu katkemine kui kusagil tekib mingi viga ning selle suurendamine mis eeldab kogu võrgu mahavõtmist ning siis uute seadmete lisamist ennem kui võrgu saab taas töökorda.

Siintopoloogia

Siintopoloogia, mida vahel kutsutakse ka lineaarseks siintopoloogiaks on lihtne viis, mis ühendab ühe kaabliga kõik tööjaamad, ehk kõik jaamad jagavad ühte ja sama kaablit. Kõik tööjaamad ühendatud selle kaabliga näevad teiste sama kaabliga ühendatud tööjaamade liiklust. Kõige suurem miinus selle juures on just see sama ühe kaabliga ühendus. Kui see kaabel lakkab töötamast, siis kaotavad kõik ühendatud tööjaamad ühenduse.

Puutopoloogia

Puutopoloogia on loogiline arendus siintopoloogiast. See kujutab endast puukujulist hierarhilise struktuuriga sõlmede ühendust.Ühe kaabli külge on kinnitatud kõik tööjaamad. See topoloogia lubab võrgul laieneda dünaamiliselt ainult ühe aktiivse andmerajaga ükskõik millise kahe võrgu lõppunkti vahel.
Mõisted

• Simpleks- edastus - Üks pool ainult edastab, teine võtab vastu
  
• Pooldupleks-edastus - Edastada saavad paljud, aga vaid üks korraga.
  
• Täisdupleks-edastus - Mõlemad osapooled saavad korraga nii edastada kui ka vastu võtta.
  
• Jadaedastus - bitid saadetakse järjekorras ükshaaval.
  
• Rööpedastus - bitid saadetakse mitme kanali kaudu paralleelselt.
  
• Jagatud meedium - Sama meediumit kasutab korraga palju seadmeid.
  
• Eraldatud meedium - Sama meediumit kasutab korraga kaks seadet .
  
• meedia-massiteabe-, suhtlusvahend, meedium-edastuskeskkond.
  
• Informatsioon - mistahes andmed, millel kasutaja jaoks on uus tähendus ja mille abil on võimalik vastu võtta uusi otsuseid.
  
• Andmed - korrastatud ja kontrollitud info.
  
• Digitaalsed andmed - numrilisel kujul, mingis arvsüsteemis esitatud andmed.
  
• Arvutivõrk - hulk arvuteid ja muid seadmeid, mis kasutavad ühist võrguprotokolli jagamaks ressursse läbi võrgumeediumi.
  
• Kiht - alamülesanne, mis lahendab teatud selgelt defineeritava osa (suhtlus)ülesandest.
  
• Protokoll - hulk kokkuleppeid, mille põhjal toimub suhtlus ja üksteisest arusaamine osapoolte vahel. Erinevate süsteemide samade kihtide suhtlusviis omavahel.
  
• Protokollistik - hulk protokolle, mis moodustab ühtse terviku. nt TCP/IP.
  
• Liides - Sama süsteemi erinevate kihtide suhtlusviis omavahel
  

Lühendid

• ISO - International Organisation for Standardisation.
  
• OSI - Open System Interconnect.
  
• TCP - Transmission Control Protocol .
  
• IP - Internet Protocol.
  

TCP/IP mudel - Lihtsam, kui OSI mudel, sest sisaldab vähem kihte: Rakenduskiht, Transpordikiht, Internet, Võrgu ligipääsukiht.

Ethernet

Tööprintsiip CSMA /CD ( Carrier Sense Multiple Access with