לתשומת לבכם

מדריך זה הוא גרסה חלקית ונטולת איורים של המדריך השלם והמתוחזק אשר נכתב על ידי דרור ירדני ונמצא באתר http://www2.eitan.ac.il/hsn/

הקדמה

רשת מחשבים הינה קבוצה של מחשבים בה כל אחד מהמחשבים בקבוצה מסוגל לתקשר עם כל שאר המחשבים.

בשל כך הגיע המושג “רשת”.

על מנת שהמחשבים יוכלו לתקשר בניהם, הם צריכים “לדבר” באותה שפה. לשם כך יש פרוטוקולים.

רשת האינטרנט, כמו רוב הרשתות הביתיות, מבוססת על פרוטוקול tcp/ip (למעשה מדובר במשפחה של פרוטוקולים) מה שהופך את tcp/ip לפרוטוקול התקשורת הכי נפוץ בעולם.

מקום טוב לקרוא וללמוד בו על רשתות בכלל ועל משפחת הפרוטוקולים TCP/IP הוא http://tcpipguide.com.

הגדרת המושג רשת

הרשת (Network) היא כלי להעברת מידע (מסוג ספציפי או מסוגים רבים, דיגיטלי או אנלוגי) ממקום למקום. הרשתות הראשונות שפותחו יועדו להעביר מידע מסוג מסוים, כמו לדוגמא רשת הטלפון. עם הזמן, התפתחה הטכנולוגיה ואנשים ברחבי העולם לא רצו להסתפק יותר בשירותים המוגבלים שהרשתות הללו אפשרו. התפתחו מכשירים כמו הפקס והמודם, שכבר לא ניצלו את רשת הטלפון כמו שמתכנניה המקוריים התכוונו. בשלב מסוים הבינו שיש צורך ברשתות גמישות, שיאפשרו להעביר דרכם כל מידע דיגיטלי (כמובן תחת מגבלות מסוימות של מהירות, איכות וכו'). דוגמא לכך היא רשת ISDN, שבראשי התיבות שלה ניתן לראות את צורת החשיבה החדשה הנ”ל: Integrated Service Digital Network.

LAN, MAN and WAN

ניתן לחלק את הרשתות לכמה סוגים: LAN: Local Area Network רשת זו היא רשת מקומית, שמקשרת בד”כ בין קבוצות קטנות של מחשבים (מ - 2 עד כמה עשרות מחשבים) שנמצאים בקרבת מקום (מספר מטרים או אפילו בכמה קומות בבניין). MAN: Metropolitan Area Network רשת כזו נמצאת במפעלים גדולים שנפרשים על יותר מבניין אחד, ומכילים מן הסתם הרבה רשתות מקומיות. WAN: Wide Area Network רשת שנפרשת על פני ערים ומדינות - לדוגמא רשת האינטרנט.

מודל השכבות OSI - Open System Interconnection

מודל זה מתאר באופן כללי את המעבר של נתונים מתוכנה שיוזמת את השליחה במחשב מסוים שמחובר לרשת, ועד ליעד - תוכנה שרצה על מחשב אחר. כדי שהנתונים (בסופו של דבר מדובר ברצף של “אפסים” ו”אחדים” - קוד בינארי כלשהו) יגיעו ליעדם ללא תקלות עלינו “לצייד” אותם, או יותר נכון לעטוף אותם בנתונים חשובים נוספים, שבעזרתם המערכת ששולחת אותם תדע מה לעשות אתם. ז”א: צריך לדאוג שפרט לידיעת הנתונים עצמם נדע את היעד שלהם, נצרף “קוד” קצר שיחושב לפיהם ויאפשר לנו לדעת אם הם הגיעו בצורה טובה ליעד שלהם וכיו”ב. מכאן, פותח המודל הרעיוני הבא: נסתכל על המערכת שלנו כאוסף של שכבות - בשכבה העליונה ביותר נמצא היישום. היישום מעוניין לשלוח ליישום דומה במחשב מרוחק סדרת נתונים כלשהי. מבחינתו, הוא לא אמור לדעת באילו רשתות הנתונים שהוא שולח יעברו, הוא לא אמור להטריח את עצמו בשליחה חוזרת של המידע במקרה שהוא עבר בצורה לא תקינה או לא עבר כלל וכו' (הדבר דומה לאדם ששולח מכתב בדואר - התפקיד שלו הסתיים ברגע שכתב את המכתב, ציין על המעטפה את הכתובת ושלשל אותו לתיבת הדואר). לכן, כל מה שהוא יעשה יהיה לבקש מהרמה שמתחתיו (מערכת ההפעלה) לשלוח את הנתונים לכתובת מסוימת, ומערכת ההפעלה תמשיך לטפל בנתונים מפה. יש לשים לב, שלמערכת ההפעלה לא איכפת כלל מהו תוכן הנתונים הנשלח, מבחינתה זהו רצף ספרות בינאריות, שאמור להגיע בלי טעות ליעד. בהמשך, מערכת ההפעלה תוסיף מה שהיא צריכה לנתונים ותעביר אותם לרמה שמתחתיה, נניח לכרטיס הרשת, שבתורו יסדר את הנתונים בצורה שנוחה לו על מנת לשלוח אותם ברשת (הוא עשוי להוסיף להם פרמטרים משלו ואולי גם לחלק את הנתונים ליחידות קטנות ונוחות יותר לשליחה וניהול…). במציאות, אלו לא כל השלבים שהנתונים עוברים בדרכם ממחשב למחשב. מי אמר שהמחשבים נמצאים באותה רשת מקומית, והכרטיסים בשני המחשבים הם מאותו סוג? מי אמר שבשני המחשבים מותקנת אותה מערכת ההפעלה? וכך אפשר להמשיך ולשאול שאלות נוספות. מודל OSI הוא מודל מופשט שמתאר באופן כללי את הכימוס (Encapsulation) שעובר המידע החל מהתוכנה השולחת ועד הרמה התחתונה ביותר, הרמה הפיזית שבה עובר המידע (הוא יכול לעבור על כבלים, סיבים אופטיים באוויר בתור גל אלקטרו-מגנטי…).

דיאגרמה של מודל השכבות

בד”כ כאשר מדברים על OSI ישנן 7 שכבות שדרכן עוברים הנתונים, בכל אחת מהשכבות מתווסף מידע לנתונים מהשכבה שמעל ולכל שכבה שמקבלת נתונים, בכלל לא איכפת מהו תוכן הנתונים הנשלח (למרות זאת, יכול להיות שמאפיינים מסוימים לגבי המידע כן יהיו חשובים, ואת זה אפשר יהיה לראות בהמשך). במחשב היעד, הנתונים עוברים תהליך הפוך: כל שכבה בדרך למעלה “מקלפת” את הנתונים ששייכים אליה, עד שהיישום שאליו נשלחו הנתונים מקבל רק את מה שהיה אמור לקבל. אלו הם 7 השכבות המקובלות:
נלקח מהאתר http://webopedia.internet.com/quick_ref/OSI_Layers.asp הדיאגרמה מתארת את 7 השכבות הנפוצות ואת המעבר בין כל השכבות בדרך ממקור ההודעה ועד ליעד. בדיאגרמה ניתן לראות שיש שם מיוחד לכל יחידת מידע ששיכת לשכבה מסויימת:
ניתן לחלק כל שכבה למספר תת-שכבות. באתר הזה תתוארנה שלוש טכנולוגיות:Ethernet, Frame Relay ו- ATM. המשותף לשלושתן הוא שכולן שייכות לשכבה השנייה מלמטה במדרג השכבות (שכבה אחת מעל השכבה הפיזית - Data link), פרט אולי ל- ATM שאי אפשר לשבצה במדויק באחת השכבות. רמת פירוט

Switching, Multiplexing and Routing

שלושת המושגים האלה מתארים את הדרך שבה הרשת עצמה מטפלת בפיסות המידע שעוברים דרכה. כדאי להכיר את הרכיבים שמבצעים את הפעולות הללו: מתג (Switch) זהו רכיב בעל מספר כניסות ויציאות (כניסות ויציאות יכולות להיות דו כיווניות או חד כיווניות), שיודע לנתב פיסות מידע שמגיעות אליו ולהוציאן מהיציאות המתאימות. המתג שייך לרמה השנייה במודל השכבות OSI, הוא עובד בסוג אחד של רשת בלבד - ומסוגל לנווט מידע בתוכה בלבד.
הערה: באנימציה למעלה ניתן להתיחס לכל ציור של מחשב כאל מספר מחשבים - כלומר מתג יכול להפריד בין מספר קבוצות של מחשבים, והוא אינו חייב להתחבר ישירות למחשב בודד. מרבב (Multiplexer) הוא רכיב עם מספר כניסות ויציאה אחת, שלוקח את המידע מכל הכניסות ביחד ומ