Arvutivõrgud (0)

Pärnumaa Kutsehariduskeskus

ARVUTIVÕRGUD

Timo Kasemaa
AA-09
2009
Sisukord
PÕHIMÕISTED..............................................................................................................................3-4
TCP/IP internet layer OSI MUDELI ALUMISTE KIHTIDE PROTOKOLLID ....................5/6
VÕRGUKIHI PROTOKOLLID....................................................................................................7/8
TRANSPORDIKIHI PROTOKOLLID...........................................................................................8
RAKENDUSKIHI PROTOKOLLID............................................................................................8/9
PÕHIMÕISTED
Telekommunikatsiooni mudel
Kodeerimine
Kodeerimine on informatsiooni esitusvormi muutmine kindla reeglistiku alusel. Numbritest koostatud koode nimetatakse arvkoodideks ehk digitaalkoodideks.
Moduleerimine
Sides tähendab moduleerimine informatsiooni lisamist elektroonilisele või optilisele signaalikandjale. Moduleerida võib nii alalisvoolu seda sisse ja välja lülitades kui ka vahelduvvoolule ja valgusele. Alalisvoolu moduleerimise näiteks on traditsioonilises telegraafis kasutatav Morse koodi edastamine morsevõtme abil. Enamik tänapäevaseid raadio- ja telekommunikatsiooniseadmeid kasutab vahelduvvoolu moduleerimist teatud kindlas sagedusribas. Levinumad modulatsioonimeetodid on järgmised:

• amplituudmodulatsioon (AM), kasutatakse näit. raadiosaadete edastamiseks pikk-, kesk- ja lühilainealal
  
• sagedusmodulatsioon (FM) , kasutatakse raadio- ja telesaadete edastamisks ultralühilainealal
  
• faasimodulatsioon (PM)
  

Veaparandus
Sidemeetod, mis võimaldab parandada vigastena saabunud andmeid vastuvõtupoolel. Enne edastamist töödeldakse andmeid sellise algoritmiga , mis lisab veaparanduseks vajalikke lisabitte. Kui vastuvõetud sõnumis on viga, kasutatakse neid lisabitte vea parandamiseks.
Jadaedastus - antakse bitte edasi järjestikuse pideva voona üks bitt korraga, kasutades ühtainsat ühendusliini
Rööpedastus - Rööpedastuse korral kõik andmerühma bitid (1-8 baiti) kantakse üle korraga, iga bitt mööda eraldi juhet (liini).
Pooldupleksedastus - kahesuunaline andmeedastus , mille puhul saatmine ja vastuvõtt ei toimu aga üheaegselt.
Täisdupleksedastus - kahesuunaline andmeedastus üheaegselt toimuva saate ja vastuvõtuga.
Pöördusviisid
FÜÜSILISED KANDJAD
10BASE -T - Kõige levinum Etherneti variant maksimaalse andmeedastuskiirusega kuni 10 Mbit/s. Kasutab arvutite võrkuühendamiseks varjestamata keerdpaarkaablit.
10BaseT on defineeritud standardiga IEEE 802.3.
100BASE-T - Fast Ethernet ehk Kiire Ethernet (l00Base-T)
See Etherneti standard on loodud võrkudele, kus on vaja suuremat sidekiirust, kui seda suudab pakkuda Etherneti standard (10 Mb/s). 100Base-T väljaarendajaks on Grand Junction Networks.
1000BASE-T - IEEE 802.3ab (1000Base-T) (1999) kirjeldab, kuidas gigabitt-Ethernet töötab üle 5. kategooria vaskkaabli, mis võimaldab GigE seadmeid hõlpsasti installeerida 100BaseT võrkudes ilma kaableid välja vahetamata.
1000BASE-TX - Standardiga TIA/EIA-854 defineeritud 1000BASE-TX kujutab endast 1000BASE-T versiooni, mis pidi tulema odavam, sest kasutatakse ainult kaht juhtmepaari ning vajalik elektroonika on lihtsam ja odavam. Teisalt aga nõuab kahepaariline süsteem kallima, 6. kategaooria kaabli kasutamist, nii et tegelikku kokkuhoidu ei tule.
Valguskaablid
On olemas ühe soonega kaabel . On üksik klaas või plastik kiud juht (kaabel) diameerriga 8,3 kuni 10 mikronit. Selle ülekande kiirus on ligi 50 korda suurem kui mitmekiulisel valguskaablil, aga see maksab ka rohkem.
Mitme kiuline valguskaabel on tehtud klaas kiudutest, mille kogu diameeret võib olla 50 kuni 100 mikronit (kõige tavalisem suurus on 62,5). Mitme kiuline kaabel annab suure ribalaiuse suurel kiirusel keskmisel pikkusel .
TCP/IP internet layer OSI MUDELI ALUMISTE KIHTIDE PROTOKOLLID
Ethernet -
Asünkroonülekanne (ATM) - Võrgutehnoloogia, kus andmeid edastatakse väikeste, fikseeritud suurusega (53 baiti) rakkudena (pakettidena). See võimaldab ühes ja samas võrgus edastada nii video-, audio- kui arvutiandmeid, ilma et ükski neist liini umbe ajaks.
POTS ( Plain Old Telephone Service) – Analoogtelefoniteenus
Kakspunktprotokoll, punkt-punkt protokoll (PPP) - kasutamine on populaarseim meetod IP andmepakettide edastamiseks üle kasutaja ja ISP vahelise kakspunktkanali . Näiteks sissehelistamisliini või püsiühenduse kaudu saate PPP abil ühenduse oma ISP’ga ja võite kasutada TCP/IP protokolle
Integreeritud teenustega digitaalvõrk ( ISDN ) - Rahvusvaheline sidestandard kõne, pildi ja andmete edastamiseks mööda digitaaltelefoni või tavalise analoogtelefoni liine.
ADSL - Asümmeetriline digitaalne abonendiliin, ADSL-ühendus Tehnoloogia andmeedastuseks üle tavaliste telefoniliinide, üks DSL’i liike. Sõna "asümmmeetriline" e. ebasümmeetriline viitab sellele, et ADSL’i andmekiirused allavoolu ja ülesvoolu on erinevad: vastavalt 1,5 kuni 9 Mbit/s ja 16 kuni 640 kbit/s. ADSL’i kasutamiseks on vaja spetsiaalset ADSL-modemit.
ADSL2 - Asümmeetrilise digitaalse abonendiliini ehk lühemalt ADSL-ühenduse teise põlvkonna standard, mis pakub nii suuremat andmekiirust kui ka võimalust pakkuda andmesidet pikemate vahemaade taha. Võrreldes tavalise ADSL-ühendusega on lisandunud tugi uutele rakendustele ja teenustele. ADSL2 on projekteeritud nõnda, et see töötab olemasolevate ADSL-seadmetega.
ADSL2+ - Asümmeetrilise digitaalse abonendiliin ehk ADSL-ühenduse uuem standard maksimaalse allalaadimiskiirusega kuni 25 Mbit/s, mis on kaks korda suurem kui ADSL2 puhul. See on saavutatud kasutatava sagedusriba laiendamisega 1,1 MHz pealt 2,2 MHz peale. Maksimaalne üleslaadimiskiirus on nii ADSL, ADSL2 kui ADSL2+ puhul 1 Mbit/s. Kõnealuste kiiruste puhul on tegemist teoreetiliste maksimumkiirustega.
VDSL - väga kiire digitaalne abonentliin, väga kiire DSL Digitaalse abonentliini asümmeetriline variant, mille andmeedastuskiirus allalaadimisel on 51,84 Mbit/s ja üleslaadimisel 2,3 Mbit/s.
PLC ( Power Line Communications) - Elektriliiniside
GSM - globaalne mobiilsidesüstem
GPRS - üldine raadio-pakettandmeside teenus. Võimaldab andmeedastust kiirusega 56 kuni 114 kbit/s ning pakub mobiiltelefonide ja personaalarvutite kasutajatele pidevat internetiühendust.
EDGE - täiustatud GSM andmeside GSM mobiiltelefonisüsteemi kiirem versioon andmeedastuskiirusega kuni 384 kbit/s
3G - kolmas põlvkond Kolmanda põlvkonna (3G) laiaribaline mobiilside tehnoloogia andmeedastuskiirusega kuni 2 Mbit/s. 3G teine nimetus on UMTS. Peale kõne- ja andmeside võimaldab 3G tehnoloogia edastada ka audio- ja videoinformatsiooni mobiilseadmetele üle kogu maailma läbi statsionaarsete, mobiil- ja satelliitsidesüsteemide
4G - Neljanda põlvkonna mobiilsidetehnoloogia. Tähtsaim erinevus 4G ja 3G vahel seisneb 4G suuremas andmekiiruses. Jaapani NTT DoCoMo andmetel võimaldab i-Mode teoreetiliselt andmekiirust kuni 9,6 kbit/s (praktikas kipub kiirus muidugi väiksem olema), 3G lubab ca 200 korda suuremat kiirust ja 4G kiirus peaks ulatuma kuni 20-40 Mbit/s, mis on 10-20 korda suurem ADSL’i kiirusest.
802.11 - IEEE raadiokohtvõrgu ( traadita kohtvõrgu) standardite perekond, millele pandi alus aastal 1997. Esimene praktikasse juurutatud standard 802.11b määrab ära andmekiiruse 1 kuni 11 Mbit/s vabas sagedusalas 2,4 GHz ning kasutab DSSS tehnoloogiat. WECA on sellele standardile vastavate toodete jaoks võtnud kasutusele kaubamärgi "Wi-Fi" (" Wireless Fidelity").
802.16 - IEEE traadita võrgu (raadiovõrgu) standardite komplekt aastast 2002, mis näeb ette andmekiirust kuni 70 Mbit/s 10-66 GHz sagedusalas ühenduskaugusega kuni 60 km. See on ühtlasi WiMax’i spetsifikatsiooni tehniline nimetus.
VÕRGUKIHI PROTOKOLLID
Ipv4
IP protokolli neljas versioon, millel praegu põhineb Internet. IPv4 aadressid koosnevad neljast omavahel punktidega eraldatud kümnendarvust. Kuna aadressid on 32-bitised, siis nende maksimaalne arv on 4 294 967 296. Kuna paljud aadressid on reserveeritud (näit. kohtvõrkudele jms.), siis saavad vabad aadressid varsti otsa. See on üks põhjusi IPv6 protokolli väljatöötamiseks.
Ipv6
IP-protokolli versioon 6 Tugevaim pretendent asendamaks juba alates 1981.a. kasutusel olevat IP-protokolli IPv4. IPv6 peamiseks eesmärgiks on lahendada IP- aadresside defitsiidi probleem ning sellel on 8-rühmalised 128-bitised aadressid ja tugevam andmeturve. Kui praegu kasutusel oleva protokolli IPv4 maksimaalne IP aadresside arv on ca 4,3 miljardit, siis IPv6 puhul on see arv 3,4x1038, mis vastab 6,7x1017 ehk 100 triljonile aadressile maakera pinna iga mm2 kohta.
Esimene IP paketi päise väli on 4-bitiline IP versiooni tähise kood, mis IPv4 puhul omab muidugi väärtust 4 (kahendkoodis 0100).
IP aadresside klassid

• A klassi vahemikel saab muuta kõikide aadressiosade väärtusi,
  
• B klassil on muudetavad aadressi 3 viimast osa,
  
• C klassil 2 viimast osa
  
• D klassil ainult viimane osa.
  

Aadressid, mis langevad vahemikku 224.0.0.0 kuni 254.0.0.0. Need on kas eksperimentaalsed või reserveeritud kasutamiseks tulevikus ning ei täpsusta ühtegi võrku.
Võrgumask määrab, milline osa aadressist kasutatakse võrgu tähistamiseks ja milline osa hosti tähistamiseks.
Default gateway ehk vaikimisi võrgulüüs määratakse ära selleks, et arvuti teaks, kellele paketid saata kui soovitud sihtkoht ei asu samas võrgus. Lüüs tegeleb nende pakettidega ise edasi.
Marsruutimine
TCP/IP võrgus pakettide vahetust nimetatakse marsruutimiseks (routing), ning see toimib järgmiselt: Arvutist saadetakse teele pakett 1, see reisib läbi kolme marsruuteri (nendeks
nimetatakse vahepeale jäävaid server-masinaid või switche) soovitud adressaadini, kelleks antud juhul on veebiserver. Sealt saadetakse tagasi pakett 2 infoga , mis reisib arvutini 1 tagasi, aga üks marsruuteritest otsustas, et on parem saata pakett otse viimasesse marsruuterisse, mitte sama teed tagasi, kust tuli esimene pakett.
Aadressiteisenduse protokoll (ARP) Protokoll IP aadressi vastendamiseks arvuti füüsilisele ehk MAC-aadressile Etherneti kohtvõrgus (Etherneti-aadressile).
Interneti kontrollsõnumiprotokoll (ICMP) Hooldusprotokoll TCP/IP protokollistikus, mis on nõutav igas TCP/IP realisatsioonis ja mis võimaldab kahel IP võrgu võrgusõlmel omavahel vahetada ja ühiselt kasutada IP oleku- ja veainformatsiooni.
Internetiprotokolli andmeturve (Ipsec) Firma Cisco Systems juhtimisel arendatav andmeturbe standard võrgu- või paketitöötluskihi tasemel. Varem sisestati andmeturve sidemudeli rakenduskihti. IPSec on eriti kasulik virtuaalsete privaatvõrkude ehitamisel ja kasutajatele turvalise kaugpöörduse võimaldamisel virtuaalsetesse privaatvõrkudesse.
TRANSPORDIKIHI PROTOKOLLID
Edastusohje protokoll (TCP) Levinuim võrgu transpordikihi protokoll, mida kasutatakse Etherneti võrkudes ja Internetis.
TCP on ühendusega edastuse protokoll, mis on ehitatud internetiprotokolli (IP) peale ja seetõttu näeme lühendit TCP peaaegu alati kombinatsioonis TCP/IP ("TCP IP peal"). TCP lisab internetiprotokollile töökindla sideühenduse ja andmevoo reguleerimise ning võimaldab täisdupleksühendusi.
TCP standardid on STD 7 ja RFC 793.
Kasutajadatagrammi protokoll (UDP) Sideprotokoll , mis pakub suhteliselt piiratud teenust andmete vahetamisel intentetiprotokolli (IP) kasutavasse võrku ühendatud arvutite vahel. UDP kujutab endast alternatiivi edastusohje protokollile (TCP) ja kuna ta vajab tööks internetiprotokolli, siis kasutatakse vahel ka tähistust UDP/IP. UDP kasutab internetiprotokolli selleks, et saata andmeüksust ehk datagrammi ühest arvutist teise. Erinevalt TCP-st ei tegele aga UDP sõnumi jagamisega pakettideks (datagrammideks) ja nende õiges järjekorras kokkuühendamisega vastuvõtupoolel. Kui võrgust saabub datagrammideks jagatud sõnum, siis UDP datagramme ei reasta. See tähendab, et UDP-d kasutav rakendusprogramm peab ise suutma kontrollida, kas kogu sõnum on kohale jõudnud ja kas datagrammid on õiges järjestuses. Seetõttu kasutatakse UDP-d sellistes võrgurakendustes, kus on tegu väga lühikeste, ühte paketti mahtuvate sõnumitega ja kus tahetakse töötlemisaega kokku hoida. Kokkuhoid tuleb sellest, et UDP kasutamisel puudub vajadus edastada igas paketis pakettide "kokkumonteerimiseks" vajalikku informatsiooni. Näiteks TFTP (Trivial File Transfer Protocol ) kasutab TCP asemel UDP´d. UDP pakub aga ka kaht teenust, mida IP ei paku. Nimelt pordinumbreid ja vajaduse korral ka kontrollsummasid. Pordinumber võimaldab eristada erinevaid kasutajanõudeid ja kontrollsumma abil saab kindlaks teha, kas sõnum jõudis kohale vigadeta. OSI kontekstis asub UDP nagu ka TCP neljandas ehk transpordikihi.
TCP ühendus on töökindel, sest toimub kolmepoolne kinnitus ehk three-way handshake. Klient saadab serverile ühenduse loomise soovi, server vastab ning saadab samuti ühenduse loomise soovi, mille klient kadudeta andmevahetuse korral vastusega kinnitab.
RAKENDUSKIHI PROTOKOLLID
Post Office Protocol version 3 ( POP3 ) on internetiprotokoll, mille abil saab kasutaja laadida oma e-kirju e-posti serverist enda arvutisse . POP3 protokoll kasutab TCP/IP ühendust ja porti nr 110. POP3 on kõige tavalisem konto tüüp personaalsete meilide puhul. Tavaliselt (vaikimisi) e-kirju kontrollides kustutatakse e-kirjad serverist ( Outlook 'is nupp Saada/võta vastu).
Internet Message Access Protocol ( IMAP ) on internetiprotokoll, läbi mille saavad kasutajad ligi meiliserveris hoitavatele e-posti sõnumitele.
HTTPS-protokolli kasutatakse kõigi e-äri tehingute puhul, seepärast on näiteks internetipoodide veebisaitidel brauseri aadressireal.
HTTPS toetab X.509 digisertifikaatide kasutamist, mis võimaldab saatja autentimist.
Hüperteksti edastusprotokoll (HTTP) TCP/IP klient-server protokoll HTML-dokumentide vahetamiseks veebis ehk lihtsamalt öeldes andmevahetusprotokoll, mida kasutatakse Internetis dokumentide vahetamiseks.
SMTP - lihtne meiliedastusprotokoll Üks TCP/IP protokollidest, mis on ette nähtud serveritevaheliseks e-posti sõnumite saatmiseks ja vastuvõtmiseks. SMTP on "lihtne" selles mõttes, et tal on piiratud võime vastuvõetud sõnumite järjekorda panemiseks ja seepärast kasutataksegi seda enamasti ainult sõnumite saatmiseks.
TFTP - triviaalne failiedastusprotokoll UDP porti 69 kasutav ja väga vähe mäluruumi nõudev internetiutiliit failide edastamiseks aastast 1980. Seda on lihtsam kasutada kui FTP’d, kuid mis on ka väiksemate võimalustega (ei saa kasutada mitmest paketist koosnevate andmeüksuste edastamiseks).
FTP - failiedastusprotokoll FTP protokoll on ette nähtud failide edastamiseks ühest arvutist teise üle Interneti või muu TCP/IP võrgu. See võimaldab teisel arvutil asuvaid faile oma arvutisse alla laadida ning oma faile eemalasuvasse arvutisse üles laadida. Läbi FTP saab ka sisse logida teise internetisaiti, kuid selleks on üldjuhul vaja kasutajanime ja parooli . On olemas ka anonüümsed FTP serverid , mis ei nõua kasutajanime ja parooli, kuid neilt saab faile ainult alla laadida.
VLAN
Virtuaalkohtvõrk (VLAN) - Loogiliselt sõltumatu kohtvõrk. Ühe füüsilise silla taga võib olla korraga mitu virtuaalkohtvõrku. Virtuaalkohtvõrkudes on tänapäeval enamasti kasutusel IEEE 802.1Q protokoll.
Virtuaalkohtvõrkude loomise eesmärgiks on vähendada levipiirkonda MAC-aadresside tasemel ning piirata ligipääsu võrguressurssidele sõltumatult võrgu füüsilisest topoloogiast
WAN
Laivõrk (WAN) Arvutivõrk, mis kasutab järjestikliine ja mille ulatus ületab 1 km.
Laivõrkudes kasutatakse järgmisi tehnoloogiaid:

• privaatliinid (punk-punkt ühendused): T1 (E1), T3 (E3), osaline T1 (osaline E1), DSL
  
• kommuteeritavad liinid: sissehelistamine, ISDN, kommuteeritav 56/64, pakettkommutatsioon (X.25), kaadriretranslaator, SMDS, ATM
  

10