Wzajemna komunikacja urządzeń w sieci komputerowej zawsze składa się z kilku etapów oraz szeregu współistniejących elementów. Każdy z nich jest tak samo ważny, ponieważ na każdym z nich realizowane są zadania niezbędne do poprawnej komunikacji.

Etapy komunikacji sieciowej

Kiedy uruchomimy przeglądarkę internetową, wpiszemy w polu jej adresu nazwę naszej ulubionej strony internetowej (adres domenowyadres domenowy), a następnie wciśniemy klawisz Enter na klawiaturze, nasz komputer spróbuje skomunikować się z serwerem WWW, na którym dana strona jest hostowana i o nią poprosić (w żargonie sieciowym mówi się, że jest to żądanie strony).

Zanim jednak dane z komputera zostaną wysłane do serwera, uruchamia się proces, który ma na celu odpowiednie przygotowanie tych danych zgodnie „ze sztuką”, czyli w taki sposób, aby mogły one zostać z powodzeniem przesłane przez sieć komputerową. Proces ten zwany jest enkapsulacją. Można zatem powiedzieć, że enkapsulacja danych to przygotowanie ich do przesłania przez sieć.

Enkapsulacja danych realizowana jest zawsze, kiedy chcemy skomunikować ze sobą przynajmniej dwa urządzenia w sieci. Proces ten składa się z kilku etapów.

1. Utworzenie danych do wysłania – najczęściej to zadanie realizuje aplikacja podczas korzystania z sieci – może to być przeglądarka internetowa, komunikator, czy program do obsługi poczty elektronicznej.

2. Opisanie przygotowanej wcześniej porcji danych odpowiednimi informacjami ułatwiającymi dotarcie tych danych do odpowiedniej aplikacji (procesu) systemu docelowego. Informacje te to numery portów aplikacji (inaczej identyfikatory aplikacji) – źródłowy, czyli numer aplikacji klienta i docelowy, czyli numer aplikacji serwera. Kiedy dane związane z udostępnieniem strony wysłane przez klienta do serwera WWW trafią do niego, to poprzez informacje nadane na tym etapie system operacyjny serwera będzie wiedział, że klient prosi o stronę WWW, a nie np. o inne pliki, wiadomości pocztowe, czy też inne dane.

3. Opisanie porcji danych kolejnymi informacjami dodatkowymi, tym razem logicznym adresem IP urządzenia, które dane wysyła (adres źródłowy) oraz urządzenia, do którego dane mają dotrzeć (adres docelowy).

4. Na ostatnim etapie procesu enkapsulacji do paczki danych dodawany jest jeszcze jeden zestaw adresów (źródłowy i docelowy). Tym razem są to adresy MAC kart sieciowych komputera, na którym pracujemy oraz rutera, który łączy nas z siecią Internet.

Przygotowane w takim procesie dane są następnie przekształcane na porcję bitów i tak trafiają do nośnika danych (np. przewodu sieciowego), który przesyła je dalej, do urządzenia docelowego.

Po dotarciu danych do urządzenia docelowego (w tym wypadku serwera WWW) następuje proces odwrotny do enkapsulacji, czyli dekapsulacja. Proces dekapsulacji polega na „zdejmowaniu” poszczególnych informacji z odebranej paczki danych i dotarcie do zawartości, która na urządzeniu źródłowym przygotowana została na pierwszym etapie. Proces ten porównać możemy np. do rozpakowania paczki, którą dostaliśmy z Allegro.

R1CjCtUtK73VV

Film ukazuje proces dekapsulacji oraz enkapsulacji danych.

Film ukazuje proces dekapsulacji oraz enkapsulacji danych.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1CjCtUtK73VV

Film ukazuje proces dekapsulacji oraz enkapsulacji danych.

Model warstwowy

Sterowanie i zarządzanie takim procesem nie jest łatwe, dlatego już dawno temu inżynierowie zajmujący się tworzeniem technologii sieciowych opisali wszystkie etapy komunikacji wraz z informacjami o stosowanych w sieciach urządzeniach i protokołach komunikacyjnych, tworząc tzw. modele warstwowe. Model warstwowy to nic innego jak schemat – algorytm komunikacji wraz z opisem zastosowanych technologii i protokołów.

Obecnie istnieją dwa warstwowe modele stosowane w sieciach komputerowych. Są nimi model:

• TCP/IP (zwany modelem protokołów) – opisuje jeden do jednego komunikację w sieci Internet;

• ISO/OSI (zwany modelem odniesienia) – również opisuje komunikację w sieci, ale definiuje też rolę urządzeń sieciowych, a także stanowi referencję (odniesienie) do tworzenia rozwiązań i technologii sieciowych.

Podział procesu komunikacji sieciowej na poszczególne warstwy niesie ze sobą wiele korzyści, najważniejsze z nich to:

• łatwiejsze określenie reguł, zasad i protokołów komunikacji;

• możliwość współdziałania ze sobą urządzeń sieciowych i oprogramowania różnych producentów;

• możliwość łatwiejszego zrozumienia całego procesu komunikacji;

• możliwość zarządzania procesem komunikacji i kontrola jego poprawności.

Model ISO/OSI

Model ISO/OSI definiuje siedem warstw komunikacji sieciowej. Poszczególne warstwy zostały przedstawione na poniższym obrazku.

RL3bI5NcxNFww

Ilustracja przedstawia warstwy OSI, 7 warstw od góry to: aplikacji, prezentacji, sesji, transportowa, sieci, łącza danych oraz fizyczna.

Oto charakterystyka poszczególnych warstw:

1. Warstwa aplikacji umożliwia korzystanie z sieci jej użytkownikom poprzez oprogramowanie zainstalowane na urządzaniu. W warstwie aplikacji pracują wszystkie programy i aplikacje umożliwiające korzystanie z sieci. Najpopularniejszym przykładem oprogramowania, które pracuje w warstwie aplikacji jest przeglądarka internetowa. Pozostałe to komunikatory internetowe, programy do obsługi poczty elektronicznej czy do wymiany plików.

2. Warstwa prezentacji określa zastosowany format danych, np. informuje jakie typy plików lub jakie dane będą przesyłane. Ponadto warstwa ta odpowiada za poprawne zakodowanie danych na urządzeniu źródłowym i ich dekodowanie na urządzeniu docelowym, a także za szyfrowanie komunikacji pomiędzy urządzeniami, jeśli ta jest stosowana.

3. Warstwa sesji, zarządzająca sesjami użytkowników korzystających np. ze stron WWW, czy komunikacji video.

4. Warstwa transportowa (zwana warstwą transportu) odpowiada za sprawną obsługę komunikacji pomiędzy urządzeniami. Jeśli dane pochodzące z warstwy aplikacji są zbyt duże, to warstwa transportowa dzieli je również na mniejsze,  łatwiejsze do przesłania porcje. Zasadniczą funkcją warstwy transportowej jest odebranie danych z wyższych warstw i nadanie tym danym odpowiedniego identyfikatora. Tym identyfikatorem jest numer portu aplikacji. Każda usługa sieciowa ma odgórnie przypisany identyfikator zwany numerem portu. Jednoznacznie określa on, do jakiej aplikacji klient chce przesłać dane. Przykładowe numery portów dla popularnych usług to 80 dla WWW, czy 25 oraz 143 dla poczty elektronicznej.

5. Warstwa sieciowa odpowiada za adresowanie danych z wykorzystaniem logicznych adresów IP, a w przypadku ruterów również za wybór najlepszej trasy przesłania danych w sieci Internet. Analogicznie działają nowoczesne samochodowe nawigacje GPS.

6. Warstwa łącza danych odpowiedzialna jest za kontrolę dostępu do medium transmisyjnego, a także adresowanie danych z wykorzystaniem adresów fizycznych, czyli adresów MAC kart sieciowych urządzeń pracujących w sieciach komputerowych (komputerów, telefonów, laptopów). Na podstawie tych adresów przełączniki sieciowe przesyłają dane do odpowiednich urządzeń w sieci.

7. Warstwa fizyczna to zbiór rozwiązań dotyczących elektrycznego kodowania danych, aby można je było przesłać przez sieć. Definiuje również rodzaj okablowania (mediów transmisyjnych) zastosowanego w danej sieci.

Słownik