Kompiuterių tinklas

Tinklo modeliai

Tinklo ryšių technologiją kaip vieną didelį modelį būtų sunku įgyvendinti. Todėl įvairius tinklo komponentus suskirstome į mažesnius modulius arba sluoksnius. Standartinis tinklo modelis yra Tarptautinės organizacijos (ISO) nustatytas atvirų sistemų sujungimo (OSI) modelis. Egzistuoja ir kitų tinklo modelių, nors visi jie suskirstyti į panašius sluoksnius. Kiekvienas sluoksnis naudojasi paslaugomis, kurias teikia žemiau esantis sluoksnis, kartu teikdamas paslaugas aukščiau esančiam sluoksniui. Kiekvienas sluoksnis gali bendrauti tik su tuo pačiu sluoksniu paskirties įrenginyje.

Ryšio tinklo modelyje pavyzdys

OSI modelis

OSI (angl. Open Systems Interconnection) - tai ISO (Tarptautinės standartizacijos organizacijos) standartais apibrėžtas 7 sluoksnių tinklo modelis, plačiai naudojamas visame pasaulyje. Septynių sluoksnių modelio koncepciją pateikė Charlesas Bachmanas, Honeywell information Services. Įvairūs OSI projektavimo aspektai išsivystė remiantis ARPANET, NPLNET, EIN ir CYCLADES tinklų patirtimi ir IFIP WG6.1 darbo grupės darbu.

Duomenų vienetas	Sluoksnis	Funkcija
Duomenys	Paraiška	Tinklo procesas į programą
	Pristatymas	Šifravimas, iššifravimas ir duomenų konvertavimas
	Sesija	Programų sesijų valdymas
Segmentai	Transportas	Galutinis ryšys ir patikimumas
Paketai (datagramos)	Tinklas	Kelio nustatymas ir loginis adresavimas
Rėmelis	Duomenų ryšys	Fizinis adresavimas
Bit	Fizinis	Signalų ir dvejetainis perdavimas

1 sluoksnis

Fiziniame lygmenyje apibrėžiamos elektrinės ir fizinės įrenginių specifikacijos. Jis taip pat apibrėžia moduliuotą ir bazinės dažnių juostos perdavimą.

Bazinė juosta

Bazinė juosta - tai skaitmeniniai duomenys neapdorota forma (1001 1101 1010 0011). Tai leidžia labai greitai ir patikimai perduoti duomenis nedideliais atstumais; tačiau dėl laikmenų bitai gali trukdyti vienas kitam, todėl bazinės juostos perdavimo diapazonas yra labai ribotas. Jis blogėja didėjant greičiui. Bazinės juostos technologija dažnai naudojama LAN.

• UTP kabelis - ne daugiau kaip 100 m 100 Mbit/s greičiu be kartotuvo
• Optinis pluoštas - ne daugiau kaip 1 km 100 Mbit/s greičiu be kartotuvo

Tipinė technologija: Ethernet

Moduliuotas perdavimas

Telekomunikacijų srityje moduliacija - tai procesas, kai pranešimo signalas, pavyzdžiui, skaitmeninis bitų srautas arba analoginis garso signalas, perduodamas kito fiziškai perduodamo signalo viduje. Įrenginys, kuris moduliuoja bazinės juostos signalą, vadinamas moduliatoriumi, o įrenginys, kuris moduliuotą signalą demoduliuoja atgal į bazinę juostą, vadinamas demoduliatoriumi. Šiandien moduliatorius ir demoduliatorius yra integruoti į vieną prietaisą, vadinamą modemu (moduliatorius-demoduliatorius). Dažnai naudojamas WAN, WLAN, WWAN.
Tipinė technologija: WI-FI, ADSL, kabelinės televizijos ryšys (CATV).

2 sluoksnis

Duomenų kanalo sluoksnis suteikia funkcines ir procedūrines priemones duomenims perduoti tarp tinklo subjektų ir aptikti bei galbūt ištaisyti klaidas, kurios gali atsirasti fiziniame sluoksnyje.

3 sluoksnis

Tinklo lygmuo suteikia funkcines ir procedūrines priemones, skirtas kintamo ilgio duomenų sekoms perduoti iš šaltinio kompiuterio viename tinkle į paskirties kompiuterį kitame tinkle naudojant IP adresą.

IP adresas

Interneto protokolo adresas (IP adresas) - tai skaitmeninis žymuo, priskiriamas kiekvienam kompiuterių tinkle dalyvaujančiam įrenginiui (pvz., kompiuteriui, spausdintuvui), kuris naudoja interneto protokolą ryšiui palaikyti. Šiuo metu naudojamos dvi protokolų versijos - IPv4 ir IPv6.

• IPv4 naudoja 32 bitų adresavimą, kuris apriboja adresų erdvę iki 4294967296 (²³²⁾ galimų unikalių adresų.

Pavyzdys: IP-192.168.0.1 kaukė-255.255.255.0 reiškia, kad tinklo adresas yra 192.168.0.0, o įrenginio adresas - 192.168.0.1.

• IPv6 naudoja 128 bitų adresavimą, todėl adresų erdvė apribota iki ²¹²⁸ galimų adresų. Manoma, kad artimiausioje ateityje to pakaks. Visiškas IPv6 palaikymas dar tik diegiamas.

4 sluoksnis

Transportinis sluoksnis užtikrina skaidrų duomenų perdavimą tarp galutinių naudotojų ir teikia patikimas duomenų perdavimo paslaugas aukštesniems sluoksniams. Interneto protokolų paketo perdavimo valdymo protokolas (TCP) ir vartotojo datagramų protokolas (UDP) paprastai priskiriami 4 OSI sluoksnio protokolams.

• TCP (perdavimo valdymo protokolas) užtikrina patikimą ir tvarkingą baitų srauto perdavimą iš vieno kompiuterio programos kitai programai kitame kompiuteryje. TCP naudojamas programose, kurioms būtinas patikimas perdavimas (el. paštas, WWW, failų perdavimas (FTP), ...).
• UDP (vartotojo datagramų protokolas) naudoja paprastą perdavimo modelį be netiesioginių rankų perdavimo dialogų, skirtų patikimumui, eiliškumui ar duomenų vientisumui užtikrinti. UDP naudojamas taikomosiose programose, kuriose reikia mažesnio uždelsimo, o ne patikimumo (srautiniai vaizdo įrašai, VOIP, internetiniai žaidimai...).

5-7 sluoksniai

Supaprastintuose tinklo modeliuose jo pagrindinė paskirtis - bendrauti su taikomosiomis programomis, prireikus šifruoti ir užmegzti specialius ryšius.

Analoginė moduliacija: AM - amplitudėFM - dažnis


Skaitmeninė moduliacija: 16-QAM su konsteliacijos taškų pavyzdžiais.

Tinklo terminai

Vėlavimas

Vėlavimas, neteisingai vadinamas ping, yra rodiklis, kuriuo matuojama, per kiek laiko paketai pasiekia paskirties vietą. Jis matuojamas milisekundėmis (ms). Priemonė, kuria matuojamas vėlavimas, vadinama ping, paprastai naudojant specialius ICMP paketus, kurie yra mažesni už standartinius duomenų paketus, todėl savo buvimu neapsunkina tinklo.

• Tiesioginis vėlavimas matuojamas kas X sekundžių ir iš karto rodomas. Jo vertė nuolat kinta dėl natūralių paketų perjungimo tinklo technologijos savybių. Dideli uždelsimo maksimumai daro neigiamą poveikį daugumai tinklo programų, kurios gali prisitaikyti prie vidutinio uždelsimo skirdamos atitinkamo dydžio atmintį kaip buferį. Dėl didelio vėlavimo pikų šis buferis ištuštėja ir programos laikinai užstringa. Šis užstrigimas paprastai vadinamas vėlavimu.
• Vidutinis uždelsimas yra tiesioginio uždelsimo, išmatuoto Y kartų kas X sekundžių, suma, padalinta iš Y. Vidutinis uždelsimas naudojamas buferio dydžiui įvertinti, daugiausia dėl to, kad jis kinta ne taip dažnai. Buferis leidžia kai kurioms taikomosioms programoms, pavyzdžiui, srautiniams vaizdo įrašams, sklandžiai veikti net ir esant dideliam vidutiniam vėlinimui, tačiau jis negali apsaugoti nuo didelių vėlinimo pikų.

Talpa (pralaidumas)

Talpa - tai tinklo perdavimo pajėgumo matas, matuojamas bitais per sekundę (bps arba b/s), šiandien dažniausiai Mbps arba Mb/s. Jis rodo, kiek duomenų vienetų perduodama per sekundę. Šiuo metu vidutinis pralaidumas yra daug didesnis, nei reikia, ir daugeliu atvejų jis nėra ribojantis veiksnys.

• Aukščiau esantis kanalas - tai duomenų srauto pralaidumas, naudojamas duomenims perduoti iš vartotojo į serverį (paprastai mažesnis galutiniams vartotojams).
• Duomenų srautas žemyn (downlink) - tai duomenų srauto pralaidumas, naudojamas duomenims iš serverio perduoti vartotojui (paprastai didesnis galutiniams vartotojams).

Transliuoti

Transliacija - tai specialus perdavimas, skirtas ne vienam įrenginiui, o visiems konkretaus tinklo įrenginiams. Dažniausiai jis naudojamas DHCP serveriui automatiškai išduodant IP adresus įrenginiams ir kuriant ARP lentelę, kuri atvaizduoja tinklą ir pagreitina duomenų srautą.

ADSL dažnių planas. Aukštyn + žemyn = tinklo pralaidumas