Για να γίνει κατανοητή η διαδικασία της ενθυλάκωσης μπορούμε να δούμε το ανάλογο της αλληλογραφίας μέσω ταχυδρομείου.

● Τα δεδομένα είναι το μήνυμα-γράμμα που γράφουμε απευθυνόμενοι στον απομακρυσμένο παραλήπτη.

● Στη συνέχεια τοποθετείται μέσα σε φάκελο (ενθυλακώνεται), γράφονται σ’ αυτόν οι διευθύνσεις αποστολέα και παραλήπτη (επικεφαλίδα) και παραδίδεται στο ταχυδρομικό γραφείο (κατώτερο επίπεδο).

● Ακολούθως με διαδοχικές ενθυλακώσεις τοποθετείται σε ταχυδρομικό σάκο και παραδίδεται στο ταχυδρομικό φορτηγό για να προωθηθεί στο κεντρικό τμήμα διαλογής αλληλογραφίας. Από εκεί και πέρα ακολουθείται η αντίστροφη διαδικασία. Ένας ταχυδρομικός σάκος παραδίδεται στο τοπικό ταχυδρομικό γραφείο του παραλήπτη και ο τοπικός διανομέας αφαιρεί τον φάκελο και τον παραδίδει στον τελικό παραλήπτη. Ο τελικός παραλήπτης θα αφαιρέσει από τον φάκελο το γράμμα και θα το διαβάσει. Με βάση το παράδειγμα της αλληλογραφίας μέσω ταχυδρομείου προσπαθήστε να απαντήσετε, αιτιολογημένα, στα παρακάτω ερωτήματα:

● Εάν ο χρήστης ο οποίος έγραψε τα στοιχεία στο φάκελο και τον έκλεισε είναι ένα επίπεδο (Ν) στη διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική της ταχυδρομικής υπηρεσίας, ποιο είναι το αμέσως κατώτερο επίπεδο (Ν-1); (Υπόδειξη: Το ταχυδρομικό γραφείο που παραλαμβάνει το φάκελο προς αποστολή)

● Το ταχυδρομικό γραμματοκιβώτιο έξω από το ταχυδρομικό γραφείο στο οποίο οι ενδιαφερόμενοι ρίχνουν τα γράμματα που θέλουν να στείλουν, σε ποιο στοιχείο ενός διαστρωματωμένου μοντέλου αντιστοιχεί; (Υπόδειξη: Διεπαφή μεταξύ δυο επιπέδων)

● Τι προσφέρει ο ταχυδρομικός διανομέας στον παραλήπτη; (Υπόδειξη: Υπηρεσία)

Συμπληρώστε στην πρώτη στήλη τα επίπεδα του μοντέλου TCP/IP με φθίνουσα σειρά (κατώτερο-1ο, ανώτερο-4ο) και στη συνέχεια αντιστοιχίστε τα με τις λειτουργίες που εκτελούν ή τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούν.

Βρες τις λέξεις του Κρυπτόλεξου

https://content.e-me.edu.gr/wp-admin/admin-ajax.php?action=h5p_embed&id=92038

Συμπληρώστε στην πρώτη στήλη τα επίπεδα του μοντέλου με φθίνουσα σειρά OSI (κατώτερο-1ο, ανώτερο-7ο) και στη συνέχεια αντιστοιχίστε τα με τις λειτουργίες που εκτελούν.

Όπως προαναφέρθηκε, στη διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική ενός δικτύου, κάθε επίπεδο επικοινωνεί με το αντίστοιχο ομότιμό του, χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο του ίδιου επιπέδου. Η λειτουργία αυτή όμως, εκτελείται έμμεσα καθώς κάθε επίπεδο έχει δυνατότητα άμεσης επικοινωνίας μόνο με τα γειτονικά του, μέσω της διεπαφής τους. Έτσι κατά την αποστολή δεδομένων από τη μια εφαρμογή στην απομακρυσμένη, τα δεδομένα προωθούνται από το κάθε επίπεδο προς τα κάτω, στο αμέσως κατώτερο. Κάθε επίπεδο προσθέτει στα δεδομένα πληροφορίες ελέγχου για το αντίστοιχο, απέναντι, επίπεδο ώστε να εξασφαλίσει την επιτυχή παράδοσή τους. Οι πληροφορίες ελέγχου προστίθενται μπροστά από τα δεδομένα που πρόκειται να αποσταλούν και ονομάζονται επικεφαλίδα. Ορισμένα επίπεδα προσθέτουν πληροφορίες και στο τέλος των δεδομένων (όπως το 2ο επίπεδο του OSI) με σκοπό να εξασφαλίστει η αναγνώριση σφαλμάτων κατά τη μετάδοση στο φυσικό μέσο. Κάθε επίπεδο χειρίζεται την πληροφορία που λαμβάνει από το ανώτερό του ως δεδομένα και προσθέτει μπροστά τους τη δική του επικεφαλίδα. Η προσθήκη σαν περίβλημα των πληροφοριών ελέγχου στα δεδομένα ονομάζεται ενθυλάκωση (encapsulation).

1. Επίπεδο Πρόσβασης (Διεπαφής) Δικτύου (Network Access ή link layer). Το μοντέλο TCP/ IP δεν αναφέρει πολλά για το τι συμβαίνει εδώ, εκτός από το ότι ο υπολογιστής (host) πρέπει να συνδεθεί με το δίκτυο χρησιμοποιώντας κάποιο πρωτόκολλο ώστε να μπορεί να στέλνει πακέτα IP σε αυτό. Έτσι συνηθίζεται στη θέση του να χρησιμοποιούνται τα δυο κατώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI, το

a) Φυσικό και το

b) Ζεύξης Δεδομένων

2. Επίπεδο Διαδικτύου. Ισχύει ό,τι και στο 3ο επίπεδο του OSI (Δικτύου) με τη διαφορά ότι το επίπεδο Διαδικτύου του TCP/IP παρέχει μόνο υπηρεσία χωρίς σύνδεση. Έτσι δρομολογεί ανεξάρτητα πακέτα στον προορισμό τους και η παράδοση των πακέτων στο επίπεδο Διαδικτύου δεν είναι εγγυημένα αξιόπιστη. Μπορεί να φτάσουν στον προορισμό με διαφορετική σειρά, με λάθη, ή το ίδιο πακέτο περισσότερες φορές. Είναι δουλειά των ανώτερων επιπέδων να μεριμνήσουν για αυτά τα ζητήματα. Το βασικό πρωτόκολλο αυτού του επιπέδου είναι το πρωτόκολλο Διαδικτύου (Internet Protocol) IP.

3. Επίπεδο Μεταφοράς (Transport layer). Ισχύει γενικά ό,τι και στο 4ο επίπεδο του OSI (Μεταφοράς). Tο επίπεδο μεταφοράς του TCP/IP μπορεί να παρέχει, μέσω διαφορετικών πρωτοκόλλων, υπηρεσίες προσανατολισμένες σε σύνδεση (connection oriented) ή χωρίς σύνδεση (connectionless). Οι υπηρεσίες με σύνδεση βασίζονται σε λογικές συνδέσεις οι οποίες αποκαθίστανται, διατηρούνται μεταφέροντας δεδομένα και τερματίζονται. Σε αυτές τις συνδέσεις παρέχεται αξιοπιστία στην επικοινωνία με τον έλεγχο ροής, τον τεμαχισμό, αρίθμηση και την επανασύνθεση των μηνυμάτων με τη σωστή σειρά και τον έλεγχο/διόρθωση των σφαλμάτων. Υπηρεσίες με σύνδεση παρέχει το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης (Transmission Control Protocol) TCP. Στις υπηρεσίες χωρίς σύνδεση ή ασυνδεσμικές, δεν υπάρχει η έννοια της λογικής σύνδεσης ούτε παρέχεται αξιοπιστία. Είναι όμως απλούστερες και χωρίς πολλές καθυστερήσεις. Τέτοιες υπηρεσίες παρέχει το πρωτόκολλο αυτοδύναμων πακέτων χρήστη (User Datagram Protocol) UDP.

4. Επίπεδο Εφαρμογής (Application layer). Περιλαμβάνει όλα τα πρωτόκολλα των γνωστών υπηρεσιών του Διαδικτύου όπως απομακρυσμένη σύνδεση τερματικού (TELNET), μεταφορά αρχείων (FTP), ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (SMTP/ POP3/ IMAP), τα νεώτερα DNS για την αντιστοίχηση ονομάτων υπολογιστών με τις διευθύνσεις τους στο δίκτυο, HTTP, το πρωτόκολλο μεταφοράς ιστοσελίδων του World Wide Web και πολλά άλλα.

Το δίκτυο ARPANET ήταν ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων που χρηματοδοτήθηκε από το υπουργείο άμυνας των Η.Π.Α. στα τέλη της δεκαετίας του '60. Από την αρχή κύριος στόχος του ήταν η δυνατότητα να συνδέονται μαζί πολλαπλά διαφορετικά συστήματα και δίκτυα με διαφανή τρόπο. Έμφαση επίσης δόθηκε στη δυνατότητα του δικτύου να παραμένει λειτουργικό ακόμη κι αν μεγάλα τμήματά του έβγαιναν εκτός λειτουργίας. Το 1983 χρησιμοποίησε τα πρωτόκολλα TCP/IP ως βασικά και σταδιακά εξελίχθηκε στο γνωστό μας Internet.

Χρησιμοποίησε διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική καθορίζοντας μόνο τέσσερα (4) επίπεδα-στρώματα περιγράφοντας με λεπτομέρεια και αναπτύσσοντας πρωτόκολλα για τα τρία ανώτερα, τα οποία ονομάζει

● Εφαρμογής (αντιστοιχεί στα Εφαρμογής, Παρουσίασης και Συνόδου του OSI),

● Μεταφοράς (αντιστοιχεί στο Μεταφοράς του OSI),

● Διαδικτύου (αντιστοιχεί στο Δικτύου του OSI) και

● Ζεύξης ή πρόσβασης δικτύου ή διεπαφή δικτύου.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η προαναφερθείσα αντιστοίχιση των επίπεδων του TCP/IP με αυτά του μοντέλου OSI ισχύει σε γενικές γραμμές και όχι απολύτως.

Τα επτά (7) επίπεδα του μοντέλου αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων:

1. Το Φυσικό Επίπεδο ή στρώμα (Physical layer) ασχολείται με τη μετάδοση των bit (1|0) που απαρτίζουν την ομαδοποιημένη πληροφορία (πλαίσιο δεδομένων), μέσω του φυσικού μέσου το οποίο μπορεί να είναι καλώδιο, οπτική ίνα ή ασύρματη ζεύξη.

2.Το Επίπεδο Ζεύξης ή Σύνδεσης Δεδομένων (Data Link layer) παρέχει τη φυσική διευθυνσιοδότηση (MAC Addresses) και είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο του μέσου μετάδοσης και του πότε μπορούν να εκπεμφθούν δεδομένα σε αυτό. Η λειτουργία αυτή παρέχεται από το υποεπίπεδο Ελέγxου Πρόσβασης στο Μέσο (Media Access Control).Το υποεπίπεδο Λογικού Ελέγχου της Ζεύξης (Logical Link Control) εξασφαλίζει την αξιόπιστη επικοινωνία μεταξύ δυο άμεσα συνδεδεμένων γειτονικών κόμβων (βρίσκονται στο ίδιο φυσικό/τοπικό δίκτυο).

3. Το επίπεδο Δικτύου (Network layer) παρέχει τη λογική διευθυνσιοδότηση με ενιαίο και μοναδικό τρόπο για όλη την έκταση των διασυνδεμένων μεταξύ τους δικτύων. Φροντίζει ώστε πακέτα διαφόρων μεγεθών να μπορούν να παραδοθούν από τον αποστολέα στον τελικό κόμβο του παραλήπτη διασχίζοντας όλους τους ενδιάμεσους κόμβους και δίκτυα, που ενδεχομένως μεσολαβούν μέχρι τον τελικό προορισμό.

4. Το επίπεδο Μεταφοράς (Transport layer) παρέχει όλες τις λειτουργίες και τα μέσα που απαιτούνται ώστε να επιτευχθεί μια από άκρο σε άκρο επικοινωνία μεταξύ προγραμμάτων ή διεργασιών, εξασφαλίζοντας το επιθυμητό επίπεδο ποιότητας υπηρεσίας (quality of service, QoS). Η ποιότητα της υπηρεσίας περιλαμβάνει τις απαιτήσεις για την καθυστέρηση αποκατάστασης επικοινωνίας, την πιθανότητα απώλειας της σύνδεσης, τον επιτυγχανόμενο ρυθμό διακίνηση (throughput), το βαθμό προτεραιότητας και την ασφάλεια.

5. Το επίπεδο Συνόδου (Session layer) παρέχει τα αναγκαία μέσα για την οργάνωση και το συγχρονισμό των διαλόγων μεταξύ των ανωτέρων επιπέδων.

6. Το επίπεδο Παρουσίασης (Presentation layer) ασχολείται με την αναπαράσταση της πληροφορίας που μεταφέρεται από εφαρμογή σε εφαρμογή καθώς επίσης και με τη δομή των δεδομένων.

7.Το επίπεδο Εφαρμογής (Application layer) είναι το ανώτερο και τελευταίο επίπεδο προς τον χρήστη και παρέχει τον τρόπο για να μπορεί μια εφαρμογή να “συνομιλεί” με μια άλλη. Ειδικότερα επιτρέπει την εξακρίβωση της ταυτότητας των εφαρμογών που θέλουν να επικοινωνήσουν, επιβεβαιώνει την διαθεσιμότητα των εφαρμογών και του δικαιώματος για “συνομιλία”.

Τι πρέπει να θυμάστε:

1.Πόσα και ποια είναι τα επίπεδα του μοντέλου OSI;
2.Να μπορείτε να αναφέρετε την λειτουργία του πρώτου Φυσικού και τελευταίου Εφαρμογής επίπεδο

Η δικτύωση, από το μέσο μετάδοσης (καλώδιο) και την δικτυακή διασύνδεση μέχρι το πρόγραμμα-εφαρμογή, είναι μια αρκετά πολύπλοκη διαδικασία. Για την υλοποίηση μιας δικτυακής εφαρμογής η οποία παρέχεται από έναν υπολογιστή σε έναν άλλον, ξεκινώντας από το μηδέν, πρέπει

● να επινοηθεί ένας τρόπος αναπαράστασης των δεδομένων/πληροφοριών με τη μορφή, συνήθως, ηλεκτρικών ή οπτικών σημάτων,

● να κατασκευαστούν ιδιαίτερες δικτυακές διασυνδέσεις και καλώδια, τα οποία θα συνδέσουν τους υπολογιστές μεταξύ τους

να επινοηθεί και να υλοποιηθεί ο τρόπος εύρεσης μιας διαδρομής μέσω της οποίας θα ταξιδέψουν οι πληροφορίες μέχρι τον τελικό προορισμό και να αποκατασταθεί η επικοινωνία από άκρο σε άκρο. Έτσι, το έργο της δικτύωσης διασπάστηκε σε επιμέρους λειτουργίες οι οποίες μπορούν να υλοποιηθούν ανεξάρτητα, παρέχοντας και εναλλακτικές επιλογές ανάλογα με τις ανάγκες. Με τη στρωματοποιημένη αρχιτεκτονική πετυχαίνουμε

● Διαχωρισμό του προβλήματος της επικοινωνίας σε μικρότερα και πιο εύκολα διαχειρίσιμα προβλήματα

● Εύκολη προσθήκη, αλλαγή ή βελτίωση υπηρεσιών, αφού οι απαιτούμενες αλλαγές περιορίζονται σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο.

Ο στόχος είναι η απόκρυψη των λεπτομερειών του υλικού του δικτύου δίνοντας τη δυνατότητα στους υπολογιστές και στις εφαρμογές τους να επικοινωνούν μεταξύ τους ανεξάρτητα από τις φυσικές δικτυακές τους συνδέσεις. Έτσι διαμορφώθηκε το μοντέλο αναφοράς (Reference Model) για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (Open Systems Interconnection - OSI) από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (International Organization for Standardization - ISO) που προδιαγράφει επτά (7) στρώματα-επίπεδα (seven layers) τα οποία υλοποιούν συγκεκριμένες λειτουργίες ώστε να είναι εφικτή η διασύνδεση διαφορετικών υπολογιστικών συστημάτων εφόσον στα αντίστοιχα επίπεδα χρησιμοποιούν συμβατές ή ίδιες τεχνικές και κανόνες (πρωτόκολλα).

Ένα υπολογιστικό σύστημα είναι ένας υπολογιστής (πολλές φορές και ομάδα υπολογιστών) με το συνοδευτικό λογισμικό, τις περιφερειακές συσκευές και τα μέσα επικοινωνίας ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτόνομα για την επεξεργασία και διακίνηση πληροφοριών.

Όταν το σύστημα αυτό, για την επικοινωνία του με άλλα συστήματα, χρησιμοποιεί πρότυπα και πρωτόκολλα διεθνών οργανισμών όπως ISO/IEC, IEEE, ITU(πρώην CCITT) κ.λπ. και όχι ιδιόκτητα πρότυπα εταιρειών, τότε χαρακτηρίζεται ανοιχτό σύστημα

Αρχιτεκτονική δικτύου είναι τα διάφορα τμήματα υλικού και λογισμικού από τα οποία είναι κατασκευασμένο, ο ρόλος που παίζουν στην επικοινωνία, η μεταξύ τους σχέση - οι διεπαφές και τα πρωτόκολλα που ακολουθούνται.