Все остальное / Krolczyk Paulina / MS Word / krolczyk_paulina_word.docx

Sieci rozległe WAN

Ogólna charakterystyka sieci WAN

Sieć rozległa WAN (ang. Wide Area Network) to sieć komunikacji danych, która rozciąga się na dużym obszarze geograficznym, takim jak województwo, region, kraj lub świat. Sieci WAN często korzystają z infrastruktury transmisyjnej udostępnianej przez dostawców, takich jak firmy telekomunikacyjne.

Główne cechy sieci rozległych:

łączenie urządzeń rozmieszczonych na dużych obszarach geograficznych,

korzystanie z usług operatorów telekomunikacyjnych, np. TP S.A, NASK, Energis,

wykorzystywanie różnych odmian transmisji szeregowej.

Przedsiębiorstwa wykorzystują sieci WAN dow celu łączenia ze sobą oddziałów, dla wymiany informacji. Sieć WAN działa w warstwach: fizycznej oraz łącza danych modelu OSI. W protokołach warstwy fizycznej opisano elektryczne, mechaniczne, operacyjne oraz funkcjonalne aspekty nawiązywania połączeń z usługami świadczonymi przez operatora komunikacyjnego. W protokołach warstwy łącza danych jest zdefiniowany sposób enkapsulacji danych w celu przesłania do miejsc zdalnych oraz mechanizmy transferu tworzonych w ten sposób ramek.

Sieci WAN umożliwiają wymianę ramek i pakietów danych pomiędzy routerami i przełącznikami oraz obsługiwanymi sieciami LAN. Ogólnie rzecz biorąc, sieci WAN służą do przesyłania głosu, danych i zawartości wideo. Najczęściej używanymi usługami sieci WAN są usługi telefonii i przesyłania danych.

Przykład prostej sieci rozległej WAN:

Standardy sieci WAN

Więcej o sieciach WAN, sieciach transportu danych, technologiach, topologiach i urządzeniach znajdziesz na tej stronie.

Podstawy sieci

Sieć informatyczna jest to grupa urządzeń połączonych ze sobą, służąca do komunikacji między nimi, w celu wymiany danych czy współdzielenia zasobów. Zasobami nazywamy wszystkie części składowe (fizyczne i abstrakcyjne) systemu komputerowego, o których udostępnianiu użytkownikowi decyduje system operacyjny.

Zasobami są między innymi:

moc obliczeniowa procesora,

pojemność pamięci operacyjnej,

pojemność pamięci zewnętrznej,

urządzenia zewnętrzne takie jak drukarki, kopiarki, skanery.

Sieć komputerowa umożliwia łączność pomiędzy osobami za pomocą poczty elektronicznej, programów głosowych, komunikatorów itp. Jest zamiennikiem tradycyjnej tablicy ogłoszeń dzięki stronom www, widocznym w obrębie całego Internetu. Za pomocą sieci dokonywane są zakodowane transakcje bankowe i przekazywane cyfrowe sygnały zdalnego sterowania. Dzięki sieciom, dane służące do dużych obliczeń naukowych czy technicznych, można rozdzielać, co pozwala na pracę prowadzącą współbieżnie na wielu komputerach. Sieć o dużej przepustowości umożliwia również przesyłanie obrazu i dźwięku w czasie rzeczywistym.

Podstawowe rodzaje sieci komputerowych:

Sieci lokalne LAN (ang. Local Area Network)

Sieci rozległe WAN (ang. Wide Area Network)

Sieci miejskie MAN (ang. Metropolitan Area Network)

Sieci pamięci masowych SAN (ang. Storage Area Network)

Zobacz również::

Komunikacja sieciowa

Model OSI

Model TCP/IP

Komunikacja sieciowa

Sieciowe systemy operacyjne

Sieciowy system operacyjny- system posiadający wbudowane mechanizmy komunikacji z innymi komputerami o takim samym systemie (lub posiadającymi kompatybilne oprogramowanie). Programy użytkowe, oparte na funkcjach komunikacyjnych systemu operacyjnego, oferują różnego rodzaju usługi- np. umożliwiają korzystanie z systemu plików na innym komputerze lub też mogą zlecać wykonanie na nim pojedynczych procedur lub nawiązywać z nim trwałą łączność (otwierać sesję). Klasycznym przykładem systemu sieciowego jest Unix.

Serwer plików- system oferujący jedynie zdalny dostęp do swojego systemu plików.

Rozproszony system operacyjny- system operacyjny, który działając w pewnej liczbie komputerów połączonych w sieć, sprawia na ich użytkownikach wrażenie, że pracują na jednym (dużym, wielodostępnym) komputerze.

Klient-serwer

Powszechnie stosowanym modelem w komunikacji sieciowej jest model: klient-serwer.

W modelu tym:

adres serwera jest powszechnie znany (ang. well-known) wszystkim potencjalnym klientom,

serwer jest zawsze dostępny i funkcjonuje w sposób ciągły,

adresy klientów nie są znane serwerowi. Aby uzyskać odpowiedź, klient musi podać serwerowi swój adres zwrotny (ang. return address) lub tworzyć połączenie.

Modele komunikacji sieciowej- sposoby połączeń

Ze względu na sposób połączenia, rozróżniamy następujące modele komunikacji sieciowej:

połączeniowa,

bezpołączeniowa,

niezawodna- dopóki komunikacja trwa i zapewnia przekazywanie informacji bez zniekształceń, zazwyczaj komunikacja połączeniowa,

zawodna- komunikacja bezpołączeniowa czasem jest zawodna (gubienie, dublowanie i nieodpowiednia kolejność przesyłek), Aby komunikacja bezpołączeniowa stała się niezawodną należy:

numerować przesyłki,

potwierdzić odebranie przesyłki,

segregować przesyłki wg numeracji eliminując duplikaty.

jednokierunkowa (ang. simplex)- łącze jest jednokierunkowe. Jedna ze stron pełni wyłącznie rolę nadawcy, a druga odbiorcy,

dwukierunkowa (ang. duplex, full-duplex)- łącze jest dwutorowe i obie strony są w stanie przekazywać sobie informacje jednocześnie,

naprzemienna (ang. half-duplex)- łącze jest jednotorowe dwukierunkowe. Informacje mogą być przekazywane w obu kierunkach, ale nie jednocześnie.

Modele komunikacji sieciowej- adresaci

Ze względu na grono adresatów informacji, rozróżniamy następujące rodzaje komunikacji:

indywidualna - punkt-punkt (ang. point-to-point)- informacja kierowana jest do jednego wybranego adresata,

grupowa (ang. multicast)- informacja kierowana jest do określonej grupy odbiorców wg posiadanej listy adresowej,

rozgłoszeniowa (ang. broadcast)- informacja kierowana jest do nieokreślonej, dowolnej grupy odbiorców.

Standaryzacja

W komunikacji sieciowej ważnym elementem jest standaryzacja. Aby komputery mogły się ze sobą skutecznie porozumiewać, muszą posiadać:

wspólny system adresowania,

wspólny format przesyłania ciągów bitów.

O standardzie decydują protokoły komunikacyjne specyfikujące sposoby przesyłania informacji pomiędzy komputerami. Są one zaimplementowane w postaci oprogramowania oraz norm technicznych określających np. przebieg sygnału czy maksymalne długości kabli.

W przypadku łączenia sieci o odmiennych protokołach, konieczne jest użycie programów tłumaczących jeden protokół na drugi.

W przypadku awarii sieci, komputery powinny przejmować wzajemnie swoje funkcje, czyli należy:

zwielokrotniać dane,

zwielokrotniać łącza,

zachowywać odpowiednią rezerwę mocy obliczeniowej procesorów,

mieć rezerwowe źródło zasilania.

Organizacja komunikacji

Ważnym czynnikiem w komunikacji sieciowej jest organizacja komunikacji. Aby przekazać pewną porcję informacji, należy zazwyczaj wykonać pewną ilość czynności dodatkowych (nawiązać połączenie, wysłać potwierdzenie, zasygnalizować koniec połączenia itp.). Sumę tych wszystkich czynności, które nie są przekazywaniem informacji nazywamy narzutem (ang. overhead).

Protokół komunikacyjny to zbiór reguł określający ciąg czynności jakie należy wykonać aby przekazać informację.

Model OSI

Współczesne programy komputerowe są bardzo skomplikowane. Ich struktura powoduje, że praktycznie niemożliwe jest zorganizowanie ich w postaci jednego zbioru podprogramów zarządzanych przez program główny. Duże programy mają strukturę warstwową, a najniższa warstwa operuje na danych fizycznych, czyli pamięciach czy portach wejścia/wyjścia. Wyższe dane operują na danych abstrakcyjnych, zdefiniowanych przy użyciu danych niższego poziomu. Przykładem warstwowości oprogramowania jest dziedzina protokołów komunikacyjnych.

Międzynarodowa organizacja standaryzacyjna ISO opracowała specyfikację warstwowego modelu komunikacyjnego OSI (ang. Open Standard Interconnection). Składa się on z 7 warstw i nie zawiera dokładnych specyfikacji struktur danych i procedur dla poszczególnych warstw. Są to jedynie ogólne wytyczne.

Proces kapsułkowania

Model OSI opisuje drogę danych od aplikacji w systemie jednej stacji roboczej do aplikacji w systemie drugiej. Przed wysłaniem, dane wraz z przekazywaniem do niższych warstw sieci, zmieniają swój format. Proces ten nazywamy kapsułkowaniem.

W warstwie transportu dane obejmują właściwe dane oraz nagłówek segmentu. W warstwie sieciowej dane, oprócz właściwych danych i nagłówka segmentu, dodatkowo wzbogacone są o nagłówek sieciowy. Zawiera on adresy logiczne (źródłowy i docelowy), które wyznaczają drogę pakietów między dwoma stacjami pracującymi w oddzielnych sieciach.

W warstwie łącza danych pakiet z poprzedniej warstwy wzbogacony jest dodatkowo o nagłówek ramki. Określa on sposób przekazania danych przez interfejs sieciowy do sieci fizycznej.

W warstwie fizycznej pakiet z poprzedniej warstwy przekształcany jest do postaci pozwalającej przesłać informację kablem sieciowym za pomocą innego nośnika. Dane przekazywane są do stacji docelowej i tam są ponownie przekształcane z bitów na nagłówek ramki oraz pozostałe dane. Gdy wędrują one do wyższych warstw, to nagłówki są wykorzystywane do określenia sposobu przekazania danych wyższym warstwom. W związku z tym, po dotarciu danych do wyższej warstwy, nagłówek warstwy poprzedniej jest zdejmowany.

Model OSI jest już niestosowany i służy za wzorzec, pomagający dobrze zrozumieć proces kapsułkowania. Obecnie standardem komunikacji otwartej jest model TCP/IP.

Zobacz również::

Komunikacja sieciowa

Model OSI

Model TCP/IP

Przepustowość i przepływność

Model TCP/IP

TCP/IP (ang. Transmission Control Protocol/Internet Protocol) to najbardziej rozpowszechniony protokół komunikacyjny współczesnych sieci komputerowych. Nazwa pochodzi od dwóch najważniejszych jego protokołów: TCP oraz IP.

Cechy charakterystyczne protokołu TCP/IP:

dobra odtwarzalność po awarii,

dobra wydajność,

dobra korekcja błędów,

dodawanie nowych sieci nie powoduje przerywania pracy istniejących.

Zobacz również::

Komunikacja sieciowa

Model OSI

Model TCP/IP :

Warstwa łącza

Warstwa sieciowa

Warstwa transportowa

Warstwa aplikacji/prezentacji/sesji

Przepustowość i przepływność

Model TCP/IP

Warstwa łącza

Warstwa łącza w modelu TCP/IP odpowiada warstwie fizycznej oraz łącza danych w modelu OSI.

Warstwa fizyczna

Warstwa fizyczna opisuje sygnały, napięcia, ich poziomy, sposoby kodowania, media transmisyjne, a także sprzęt sieciowy, opisany w dziale Urządzenia sieciowe.

Dane przesyłane są w postaci bitów. Sygnałem może być każda funkcja, której zmienną niezależną jest czas. Poziom napięcia elektrycznego na wyjściu pewnego urządzenia jest funkcją czasu.

Rozróżniamy sygnały:

analogowy- ciągła funkcja czasu,

dyskretny- przyjmuje co najwyżej przeliczalny zbiór wartości,

cyfrowy (binarny)- szczególny przypadek sygnału dyskretnego. Przyjmować może tylko 2 wartości.

Nadajnik- urządzenie wytwarzające sygnał.

Odbiornik- urządzenie wykorzystujące sygnał.

Tor transmisji- droga, którą przebywa sygnał od nadajnika do odbiornika.

Transmisja przebiega w pewnym medium transmisyjnym, którym może być kabel miedziany, światłowód, powietrze lub też próżnia. Podczas transmisji mają miejsce straty energii sygnału i zakłócenia. Wówczas sygnał podlega opóźnieniu i zniekształceniu. Powstaje tzw. widmo sygnału. Widmo pasma o skończonej mocy, powyżej pewnej częstotliwości staje się bardzo małe. Zakres częstotliwości, w jakim widmo uważamy za niezerowe, nazywamy pasmem sygnału, a jego długość nazywamy szerokością pasma.

Każdy tor transmisji posiada swoją charakterystykę częstotliwościową, czyli zależność przewodzenia składowej sygnału od częstotliwości tej składowej. Dla rzeczywistych mediów ich charakterystyki częstotliwościowe powyżej pewnej częstotliwości stają się bliskie zeru, tzn, że składowe sygnałów o wyższych częstotliwościach są prawie całkowicie tłumione. Mówimy wówczas o paśmie przenoszenia danego toru transmisji.

Gdy pasmo sygnału zawiera się w paśmie przenoszenia toru transmisji, a ponadto pasmo przenoszenia jest funkcją stałą w zakresie pasma sygnału, sygnał po przebiegu przez tor transmisji jest stłumiony i opóźniony, ale jego kształt nie ulega zmianie.

Jeżeli pasmo przenoszenia pewnego toru transmisji jest dużo szersze, niż pasmo wykorzystywane przez pojedynczy sygnał, można przez ten tor transmisji przesyłać wiele sygnałów jednocześnie. W takim przypadku mamy do czynienia z pojęciem modulacji.

Rozróżniamy modulację:

amplitudy,

częstotliwości,

fazy.

Wzór ogólny równania fali nośnej:

A * cos(2 * Π * f * t + Φ), gdzie

A- amplituda f- częstotliwość Φ - faza

Zmieniając jeden z tych parametrów uzyskujemy odpowiedni rodzaj modulacji (amplitudy, częstotliwości lub fazy).

Dla przykładu modulacja amplitudy będzie wyglądała następująco:

sygnał s(t) * nośna = sygnał zmodulowany, czyli odpowiednio:

s(t) * cos(2 * Π * f * t + Φ).

Generowanie wielu nośnych, odległych od siebie na osi częstotliwości o więcej niż podwojona szerokość pasma sygnału użytecznego i modulowaniu każdej z nośnych innym sygnałem użytecznym nazywamy zwielokrotnieniem.

Suma zmodulowanych sygnałów jest przepuszczana przez łącze, a następnie poszczególne sygnały użyteczne są odfiltrowane i rozdzielone.

Kodowanie sygnałów

W warstwie fizycznej dane są przekazywane w postaci bitów. Sygnał cyfrowy przesyłany przez łącze może napotkać na znaczące problemy (zniekształcenia, ważność bitów, synchronizacja przesyłania danych itp.)

Wobec tego stosuje się kodowanie bitów. Sposobów jest kilka, a najczęściej stosowane to:

NRZ (ang. Non Return to Zero),

NRZI (ang. Non Return to Zero Inverted),

Menchester,

Menchester różnicowy.

Kodowania NRZ i Menchester to tzw. kody proste. NRZI i Menchester różnicowy to kody różnicowe. Sygnały w kodach NRZ i NRZI zachowują stały poziom napięcia w ciągu jednego okresu sygnalizacji. Mogą go zachowywać przez dowolnie długi czas. Grozi to desynchronizacją nadajnika i odbiornika.

Sygnały w kodach Manchester i Manchester różnicowy zawsze zmieniają poziom napięcia w połowie okresu. Są to kody samosynchronizujące.

Sygnały w kodzie NRZ i NRZI w przypadku przewagi zer nad jedynkami (lub na odwrót) wprowadzają składową stałą sygnału. Średni poziom napięcia w łączu może odbiegać od średniej arytmetycznej wysokiego (H) i niskiego (L) poziomu napięcia. Może to być niekorzystne w przypadku niektórych rozwiązań technicznych. Dla sygnałów w kodzie Manchester i Manchester różnicowy średnia wartość napięcia zawsze wynosi (H+L)/2.

Kody różnicowe są bardziej odporne na przypadkowe zakłócenia i przypadkową zmianę polaryzacji sygnału (zamianę końcówek kabli).

Przykłady kodowania:

Warstwa łącza

Zadaniem warstwy łącza jest zapewnienie transmisji informacji pomiędzy stacjami końcowymi oraz węzłami podłączonymi do wspólnego medium transmisyjnego.

Informacja przekazywana jest w porcjach zwanych ramkami (ang. frame). Rozmiar ramki zależy od implementacji konkretnego protokołu i zazwyczaj jest zmienny.

Praktycznie zawsze liczba bitów w ramce jest wielokrotnością 8. Ósemka bitów nazywana jest oktetem, a 1 Oktet jest równy 1 Bajtowi.

Protokoły warstwy łącza operują na adresach fizycznych, które w obrębie fragmentu sieci obsługiwanego przez dany protokół muszą być unikalne i mieć stałą długość.

Adresowanie fizyczne jest unikalne w skali całego świata i jest administrowane przez IEEE, która przydziela numery kodowe poszczególnym producentom sprzętu sieciowego. Producenci przydzielają unikalne numery seryjne własnym produktom. Każdy produkt ma zapisane w swojej pamięci stałej: kod producenta i numer seryjny.

Struktura adresu fizycznego:

Adres mający wszystkie bity wyjedynkowane nazywamy adresem rozgłoszeniowym (ang. broadcast address).

Adres mający wszystkie bity wyzerowane nazywamy ramką organizacyjną protokołu warstwy łącza.

Adresy fizyczne nazywane są również adresami MAC (ang. Medium Access Control).

Warstwa łącza podzielona jest na dwie podwarstwy:

podwarstwę dostępu do nośnika - MAC (ang. Medium Access Control SubLayer)

podwarstwę dostępu do łącza logicznego - LLC (ang. Logical Link Control Sublayer)

Typy usług świadczony przez podwarstwę LLC na rzecz protokołów warstw wyższych:

bezpołączeniowe bez potwierdzeń,

połączeniowe bez potwierdzeń,

połączeniowe z potwierdzeniami.

Poszczególnym usługom LLC odpowiadają obiekty logiczne czyli punkty udostępniania usług (ang. Service Access Point). Determinują one adresy udostępniania usług po stronie nadawcy (ang. Source SAP) i po stronie odbiorcy (ang. Destination SAP). Adresy te są zazwyczaj 1 lub 2 bajtowe, a dwa pierwsze bity są wyzerowane.

Podwarstwa LLC otrzymuje więc: blok danych do przesłania, pełny adres źródłowy (fizyczny adres nadawcy + S-SAP), pełny adres docelowy (fizyczny adres odbiorcy + D-SAP) oraz rodzaj żądanej usługi.

Podwarstwa LLC tworzy ramkę logiczną LLC:

Podwarstwa MAC dodaje na początku nagłówek, który zawiera między innymi adresy fizyczne (źródłowy i docelowy), a na końcu pole kontrolne, pozwalające z dużym prawdopodobieństwem stwierdzić, czy warstwa fizyczna przesłała utworzoną w ten sposób ramkę MAC (ramkę fizyczną) bezbłędnie.

Zadania podwarstwy LLC:

organizacja łączności na poziomie logicznym (tworzenie ramek),

reakcja na błędy warstwy fizycznej,

buforowanie ramek po stronie nadawcy i odbiorcy, w celu dostosowania prędkości transmisji.

Główne protokoły warstwy łącza

ARP (ang. Address Resolution Protocol)

Przyjmuje zapytania zawierające adresy IP w sieci lokalnej i odsyła w odpowiedzi skojarzone z nimi adresy MAC. Serwer ARP sprawdza najpierw, czy istnieje odpowiednia pozycja w tablicy translacji (wtedy udziela odpowiedzi od razu), a jeśli nie, to wysyła ramkę rozgłoszeniową z zapytaniem do wszystkich hostów w sieci lokalnej, czy któryś z nich ma przydzielony i zapisany we własnej pamięci taki adres IP. W przypadku pomyślnym otrzymuje odpowiedź z adresem MAC, który przekazuje hostowi pytającemu (a przy okazji uzupełnia własną tablicę translacji),

RARP (ang. Reverse Address Resolution Protocol)

Protokół odwrotny do ARP. Klient RARP wysyła ramkę rozgłoszeniową z własnym adresem MAC, serwer RARP odsyła mu w odpowiedzi ramkę zawierającą odczytany z tablicy translacji przydzielony mu adres IP. Tablica w tym przypadku musi być wypełniana ręcznie.

ARP oraz RARP działają na pograniczu warstwy łącza i warstwy sieci,

Żeton (ang. Token Passing)

Protokół oparty na przekazywaniu uprawnień nie dopuszcza do kolizji ramek poprzez ustalenie kolejności, w jakiej poszczególne stacje mają prawo nadawać ramki. Działanie polega na stworzeniu ramki organizacyjnej zwanej żetonem (tokenem), której część adresowa jest zmieniana przez każdą kolejną otrzymującą ją stację, która wpisuje do niej adres swojego następnika. Stacja otrzymująca żeton, uzyskuje prawo nadawania informacji.

Przykładem działania przesyłanego tokenu może być topologia magistrali.

Model TCP/IP

Warstwa sieciowa

Protokoły warstwy sieciowej służą do organizowania łączności na większą odległość, niż pomiędzy sąsiadującymi ze sobą stacjami lub węzłami. Dwa ważne problemy protokołów warstwy sieciowej to:

System adresowania.

Adresy fizyczne MAC (ang. Media Access Control), używane w warstwie łącza, nie nadają się do tego, ponieważ sprzęt sieciowy pochodzący od różnych producentów rozmieszczony jest na całym świecie w sposób przypadkowy. Rozmieszczenie to nie odzwierciedla struktury sieci. Potrzebny jest więc inny, niezależny od sprzętu, a zależny od logicznej struktury sieci, zbiór adresów, który zostanie odwzorowany na zbiór adresów fizycznych.

Optymalizacja sieci poprzez wytyczenie trasy przesyłu informacji przez węzły tranzytowe.

W małych sieciach jest możliwe przechowywanie informacji globalnej o strukturze połączeń wszystkich węzłów sieci i ustalanie na jej podstawie trasy połączenia pomiędzy dwiema stacjami, a dopiero później transmitowanie informacji (po ustalonej wcześniej trasie). W sieci o zasięgu światowym, takie rozwiązanie byłoby praktycznie niemożliwe ze względu na ilość tej informacji, jak również ze względu na szybko zmieniające się warunki w różnych fragmentach takiej sieci- awarie i rekonfiguracje, nagłe wzrosty i spadki, natężenia ruchu itd. W związku z tym typowym rozwiązaniem jest przechowywanie informacji lokalnej (rozproszonej po różnych węzłach sieci) i dynamiczne podejmowanie decyzji co do wyboru trasy przesyłu na kolejnym odcinku (przykładowo w sytuacji nagłego wzrostu natężenia ruchu, oprogramowanie węzła może podjąć decyzję o skierowaniu części przesyłanej informacji inną, dłuższą trasą, na której natężenie ruchu jest mniejsze).

Protokół IP

Najbardziej rozpowszechnionym na świecie protokołem jest IP (ang. Internet Protocol) w wersji 4 - IPv.4. Nowszym jest IPv.6, który dysponuje dużo większą przestrzenią adresową i lepiej jest dostosowany do aplikacji czasu rzeczywistego (np. multimedialnych), niż IPv.4.

IP jest protokołem bezpołączeniowym i zawodnym. Protokół nie gwarantuje, że pakiety dotrą do adresata, nie zostaną pofragmentowane, czy też zdublowane. Mogą dotrzeć do odbiorcy w innej kolejności niż zostały nadane. Niezawodność transmisji danych jest zapewniana przez protokoły warstw wyższych (np. TCP).

Protokół IP pełni rolę poczty zewnętrznej dostarczając całość korespondencji od hosta do hosta, multipleksując lub demultipleksując przesyłki otrzymane od protokołów transportowych. Protokoły transportowe obsługują pocztę wewnętrzną, zbierając lub rozdzielając przesyłki od lub do poszczególnych procesów posiadających przyporządkowane porty, czyli skrzynki na indywidualną korespondencję

Logiczną jednostką informacji jest datagram IP, który będąc przesyłanym przez warstwę łącza, jest zazwyczaj rozdrabniany na mniejsze fragmenty mieszczące się w pojedynczych ramkach LLC zwane pakietami.

Struktura pakietu IP:

Numer wersji- wersja protokołu IP

Długość nagłówka- podawana jest w słowach czterobajtowych (może wynosić 5 lub 6, natomiast 6 słowo jest opcjonalne)

Obsługa- zawiera życzenia użytkownika (jego programu użytkowego) co do sposobu traktowania pakietu na trasie przesyłu- nadawania priorytetu, kierowania do łącza o największej przepustowości, niezawodności itp. Węzły tranzytowe starają się je w miarę możliwości uwzględniać, ale nie zawsze ich oprogramowanie to umożliwia.

Długość całkowita pakietu (nagłówek i dane)- jest zapisywana na 2 bajtach (16 bitach).

Identyfikator, flagi i przesunięcie- służą do tego, aby datagram można było rozdrobnić, zapakować w ramki, a następnie scalić, gdyby długość całkowita datagramu przekraczała maksymalną długość pola danych ramki w przebywanym łączu. Identyfikator musi być liczbą unikalną dla pary (adres źródłowy, adres docelowy).

Flagi:

0- na razie nie została zdefiniowana,

1- zakaz rozdrabniania datagramu,

2- nie jest to ostatni fragment rozdrobnionego datagramu.

Przesunięcie- wskazuje, od którego bajtu w rekonstruowanym datagramie należy wstawić pole danych pakietu.

Czas życia- zapobiega dowolnie długiemu błądzeniu po sieci zagubionych pakietów (np. na początku pole to jest jedynkowane przez nadawcę, czyli ustawiane na 255, a każde przejście przez jakikolwiek węzeł tranzytowy zmniejsza jego wartość o 1. Po wyzerowaniu się tego pola pakiet jest usuwany z sieci).

Protokół nadrzędny- zawiera kod liczbowy protokołu warstwy nadrzędnej względem IP (np. TCP ma numer 6), który zlecił protokołowi IP przesłanie danego pakietu.

Suma kontrolna nagłówka- pozwala kontrolować poprawność przesłania samego nagłówka pakietu (nie obejmuje danych).

Adres IP (źródłowy i docelowy)- w IPv.4 jest 32-bitowy (w IPv.6 jest 128-bitowy).

Opcje- mogą być używane do różnych celów (np. do transmisji w czasie rzeczywistym lub umożliwiania ustanawiania łączności niezawodnej protokołom wyższego poziomu).

Aby możliwa była komunikacja w protokole IP, konieczne jest nadanie każdemu urządzeniu unikalnego adresu IP, który pozwoli na wzajemne rozpoznawanie się poszczególnych uczestników komunikacji. Adres IP może być przydzielony każdemu interfejsowi sieciowemu (np. karcie sieciowej) urządzenia przesyłającego przez ten interfejs pakiety IP. Urządzenia działające na poziomie warstwy sieciowej i służące do przekazywania informacji pomiędzy różnymi domenami rozgłoszeniowymi (węzły tranzytowe IP) nazywane są routerami. Oprogramowanie routera podejmuje decyzję, jaki kolejny odcinek trasy powinien przebyć przekazywany pakiet (decyzja ta objawia się w opakowaniu pakietu w ramkę o odpowiednim adresie MAC).

Sieć ogólnoświatowa korzystająca z protokołu IP i systemu adresowania IP, którego jednoznaczność nadzorowana jest przez organizacje międzynarodowe, nazywana jest Internetem.

W związku z wyczerpaniem się puli adresów sieciowych oraz potrzebami wzbogacenia funkcjonalności nowoczesnych urządzeń, powstała nowa wersja istniejącego protokołu internetowego (IPv.6). Nowa wersja jest całkowicie wolna od ograniczeń poprzednika. W IPv.4 adres 32 bitowy pozwala na utworzenie zaledwie 4 294 967 296 kombinacji.

W przypadku IPv.6 adresu 128 bitowego, liczba kombinacji wrasta do wartości: 340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456.

128-bitowa przestrzeń adresowa dostarcza 655 570 793 348 866 943 898 599 adresów na każdy metr kwadratowy powierzchni Ziemi.

Zasady adresowania sieci opisane zostały w dziale Adresowanie.

Inne protokoły

ICMP (ang. Internet Control Message Protocol)- protokół komunikatów kontrolnych wykorzystywany w diagnostyce sieci oraz routingu, Pełni on przede wszystkim funkcję kontroli transmisji w sieci, ale ma też zastosowania, w których używany jest tylko on- ping oraz traceroute,

IGMP (ang. Internet Group Management Protocol)- służy do zarządzania grupami multicastowymi w sieciach opartych na protokole IP, Komputery wykorzystują komunikaty IGMP do powiadamiania routerów w swojej sieci o chęci przyłączenia się do lub odejścia z określonej grupy multicastowej,

RIP (ang. Routing Information Protocol)- protokół informowania o trasach należący do grupy protokołów bram wewnętrznych (IGP). Oparty jest na zestawie algorytmów wektorowych, służących do obliczania najlepszej trasy do celu,

IGRP (ang. Interior Gateway Routing Protocol)- protokół trasowania bramy wewnętrznej, będący jednym z protokołów sieciowych kontrolujących przepływ pakietów wewnątrz opartych na protokole IP, pod wspólną administracyjną kontrolą, gdzie utrzymywany jest spójny schemat trasowania,

OSPF (ang. Open Shortest Path First)- protokół routingu typu stanu łącza (ang. Link State). Jest zalecanym protokołem wśród protokołów niezależnych (np. RIP),

EGP (ang. Exterior Gateway Protocol)- protokół routingu zewnętrznego służący do łączenia systemów autonomicznych,

EIGRP (ang. Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)- zastrzeżony protokół trasowania Cisco Systems operujący na statusie łącz.

Model TCP/IP

Warstwa transportowa

Protokoły warstwy transportowej zapewniają łączność pomiędzy procesami wykonywanymi w dwóch różnych komputerach, nie integrując w wybór trasy przesyłu informacji. Ponieważ na jednym komputerze może być wykonywanych wiele procesów jednocześnie, muszą one korzystać z różnych punktów kontaktowych, aby sobie wzajemnie nie przeszkadzały. Takie logiczne obiekty, służące jako skrzynki nadawczo-odbiorcze, dla poszczególnych procesów, nazywamy portami. Porty numerowane są liczbami dwubajtowymi dla każdego protokołu warstwy transportowej oddzielnie.

Portów tych nie należy mylić z fizyczną przestrzenią portów danego komputera.

Aby 2 procesy mogły się skomunikować należy określić elementy w następującej kolejności:

protokół -> adres 1 -> port 1 -> adres 2 - > port 2

Jest to tzw. asocjacja (ang. association).

Dla jednego procesu mamy:

protokół -> adres -> port

Jest to tzw. półasocjacja (ang. half-association)