מבוא לתקשורת נתונים

מבוא לתקשורת נתונים

תחנה: ציוד פיזי, כולל בתוכו מחשב PC, שרת, ראוטר, מסוף (Terminal).

רשת מחשבים (Network) : מערכת המיועדת לתקשורת בין שני מחשבים או יותר. המחשבים מתקשרים ביניהם דרך ערוצי תקשורת (ערוץ תקשורת יכול להיות גם אלחוטי) לפי פרוטוקולי תקשורת.

בעולם המחשבים קיימים מס' סוגים של רשתות, כאשר השתיים הראשונות הן הנפוצות ביותר:

• רשת מקומית - Local Area Network
• רשת מרחבית -   Wide Area Network
• רשת אישית -  Private Area Network
• רשת עירונית -   Metropolitan Area Network

רשת מקומית (LAN) – הינה רשת מחשבים המקשרת מחשבים והתקנים באזור גיאוגרפי מוגבל כמו בבית או בבניין משרדים. כמות המשתמשים היא קטנה ולכן המהירות שלה גבוהה ביחס ל WAN שהיא איטית עקב פריסת הרשת וריבוי משתמשים.

רשת מרחבית (WAN) – הינה רשת מחשבים שמכסה שטח רחב בניגוד לרשת מקומית, אישית ומטרופולין שמוגבלים בד"כ לחדר, קמפוס או מטרופולין ספציפי בהתאמה. ה WAN משמש לחיבור רשתות LAN וסוגים אחרים של רשתות יחדיו, כך שמשתמשים ומחשבים במקום אחד יכולים לתקשר עם משתמשים ומחשבים במקומות אחרים. כמות המשתמשים גדולה ולכן המהירות איטית יותר בהשוואה ל LAN, הדוגמא הכי טובה ליישום רשת WAN היא האינטרנט.

רשת תקשורת אישית (PAN) – זוהי רשת מחשבים המשמשת לתקשורת בין מחשבים והתקנים, כולל טלפונים סלולאריים וסייענים אישיים דיגיטליים בקרבת גוף האדם. טווח הפעולה הוא כמה מטרים (Bluetooth). טכנולוגיה זו שימושית כאשר רוצים ליצור תקשורת בין המכשירים עצמם להעברת נתונים, או כדי ליצור רמה גבוהה יותר של חיבור לאינטרנט. הדוגמא הכי פשוטה היא חיבור בין 2 מכשירים סלולאריים עם Bluetooth כשרוצים להעביר קובץ מוזיקה mp3 ממכשיר למכשיר.

רשת עירונית (MAN) – רשת מחשבים שבד"כ משתרעת על פני עיר או קמפוס גדול. רשת זו נוצרת ע"י חיבור של מס' רשתות LAN שמשתמשות בקיבולת גבוהה ותשתית פיזית איכותית ע"י שימוש בסיבים אופטיים, מספקת קישור ושירותים לרשתות WAN ולאינטרנט, לא נמצאת בשימוש כיום.

שיטות הפצה בתקשורת נתונים

בתקשורת נתונים ישנן מספר שיטות להפצה של חבילות נתונים ממקור הנתונים אל היעד. שימוש בשיטות הפצה שונות מאפשר לרשת התקשורת לעשות שימוש יעיל יותר במשאבים העומדים לרשותה, ולשרת בצורה טובה יותר את המטרות של שליחת כל מסר ומסר. הצורך בשיטות הפצה שונות עולה מאופי התכנים השונים שנדרש להעביר בתקשורת נתונים. אדם אשר גולש בין אתרים באינטרנט, מבצע תקשורת ישירה מול השרת של כל אתר ומקבל ממנו באופן אישי את התכנים שבהם הוא מעוניין. לעומתם, כאשר מבצעים חיפוש של משאבים ברשת, ניתן לבצע תשאול אישי של כל צומת וצומת ברשת, ובדיקה אם המשאב הרצוי נמצא שם. תשאול אישי שכזה יכול לארוך זמן רב, ואינו יעיל בגלל החזרות הרבות.

להלן פירוט השיטות השונות:

Unicast - בשיטת הUnicast  הנתונים נשלחים באופן אישי לכל צומת ברשת. שיטה זו נהוגה בגלישה באינטרנט, בשימוש בדואר אלקטרוני, בשליחה וקבלה של קבצים, וגם בשירותי  VOD. היכולת לתקשר באופן אישי הוא היתרון בשיטה זו, אך החיסרון הוא חוסר היעילות בהפצה של נתונים לכמות צמתים גדולה.

Broadcast - בדומה לתחנת רדיו המשדרת מאנטנה אחת אל כלל מקלטי הרדיו של המאזינים,                 גם שיטת ה Broadcast מבצעת שליחה יחידה, אשר מגיעה אל כלל הצמתים ברשת. היתרון בשיטה זו הוא היעילות בהפצה של אותם הנתונים לכמות גדולה יחסית של צמתים ברשת. החיסרון הבולט הוא חוסר הפרטיות בשליחה כזאת, והעומסים שעלולים לנבוע ממנה. עומסים עלולים להיווצר כאשר מספר מכשירים מבצעים בו זמנית Broadcast. במצב זה הרשת עסוקה בהעברת כל חבילה אל כל אחד מחברי הרשת, והעומס עלול אף לגרום לקריסת הרשת.

Multicast - בשיטת ה Multicast הפצת הנתונים מתבצעת בו-זמנית ממקור יחיד אל קבוצה של יעדים, תוך שאיפה ליעילות מרבית בשימוש במשאבי הרשת. באופן ספציפי, היעילות מתבטאת בכך שעל כל קו תקשורת יועבר רק עותק אחד של הנתונים, והם יפוצלו בנקודה הקרובה ביותר אל היעדים. יתרונות השיטה באים לידי ביטוי בעיקר בהפצה של מולטימדיה כגון שידורי טלוויזיה באינטרנט ושידורי רדיו דרך האינטרנט.

Anycast - בשיטת ה Anycast הנתונים נשלחים אל היעד הקרוב ביותר או "הטוב ביותר" (עפ"י מדד מסוים) מתוך מס' יעדים אפשריים.

שיטות שידור ברשת תקשור

טופולוגיות רשת

Simplex – תחנה אחת בלבד שמשדרת ותחנה אחת שקולטת. Duplex Half – שתי תחנות קולטות ומשדרות אך לא באותו זמן. Full duplex – שידור וקליטה בו זמנית בשתי התחנות.

טופולוגיית רשת מתארת את הסידור הפיזי (הממשי) או הלוגי (הווירטואלי) של הרכיבים השונים ברשת מחשבים. 

ניתן לתאר כל רשת כאוסף של קצוות  (nodes), כאשר כל קצה יכול להיות מחובר לקצוות אחרים. קצה הוא כל רכיב המתפקד ברשת, בין אם מדובר במחשב, נתב או כל רכיב תקשורת אחר.

טופולוגיית רשת מגדירה אך ורק את הקשרים בין הקצוות. תחומים שונים כמו מרחק גיאוגרפי, חיבורים פיזיים, רוחב פס, וצורת שידור לא שייכים לטופולוגיית הרשת, למרות שהם עשויים להיות מושפעים ממנה במידה רבה.

טופולוגיות LAN

אפיק (Bus) – בטופולוגיה זו מחוברים כל הקצוות לשדרה מרכזית אחת  .(Backbone)טופולוגיה זו חסכונית (באופן יחסי) מבחינת הכבילה, ובכך מוזילה את עלויות הקמת המערכת, כמו כן הוספת והסרת קצוות נעשית בקלות יחסית, ואינה משפיעה על הקצוות האחרים. עם זאת ככל שמספר הקצוות ברשת גדל כך יעילותה קטנה שכן רק קצה אחד יכול לשדר בכל זמן נתון, מכיוון שהמדיה משותפת. בשיטה זו, כל קצה ברשת "רואה" את כל התשדורות שעוברות בו, זה יכול להיות יתרון אם רוב המידע צריך לעבור לרוב הקצוות, אך גם חסרון במקרה שמדיניות האבטחה נוקשה. מתוך שלוש הטופולוגיות הנפוצות ביותר כיישום LAN , רשתות Ethernet מיישמות את טופולוגית האפיק. סוג הכבל הוא coax

טבעת (Ring) – בטופולוגיה זו כל קצה מחובר לשני הקצוות הסמוכים אליו, ליצירת "טבעת" של קצוות וחיבורים. טופולוגיה פיזית כזו היא חסכונית יחסית בעלות הכבילה, אך כל קצה בה תלוי בקצוות האחרים להעברת הנתונים לשאר חלקי הרשת, במידה ושני קצוות לא סמוכים מפסיקים לתפקד הם למעשה מחלקים את הרשת לשני "איים" שאין אפשרות להעביר ביניהם מידע. טופולוגית טבעת מיושמת ברוב המקרים ברמה הלוגית בלבד (ברשתות Token ring למשל) וברמה הפיסית מתבססות על טופולוגיה אחרת.

סוג הכבל הוא coax בדומה לטופולוגיית האפיק

כוכב (Star) – בטופולוגיה זו כל הקצוות מחוברים לקצה מרכזי אחד. בד"כ במרכז ימצא רכיב תקשורת כמו  מרכזת (hub) , מתג ( switch) או נתב. רשת כזו היא קלה לתחזוקה, וניתן להסיר ולהוסיף אליה קצוות בקלות, עם זאת היא בזבזנית במקצת באורכי הכבלים שהיא דורשת. נקודת החולשה של טופולוגית הכוכב היא הקצה המרכזי, במידה והוא לא פעיל כל הרשת לא יכולה לתפקד.

עץ (היררכית) – טופולוגיה הירכית הנקראת גם טופולוגית עץ (hirarchial/tree) היא למעשה כוכב מורחב, שההתייחסות אליו היא שונה במקצת. הקצה המרכזי בטופולוגית כוכב מורחב עוסק בדרך כלל רק בניתוב, בעוד הקצה המרכזי של טופולוגיה היררכית מהווה גם פרטנר תקשורת חשוב לקצוות שונים ברשת. מערכת הDNS  היא דוגמא לרשת היררכית.

טופולוגיות WAN

טבעת כפולה (Dual Ring) – זוהי טופולוגיית טבעת בה כל חיבור בין שני הקצוות הוכפל. שיטה זו מכפילה את עלות הכבילה, אך מאפשרת שרידות גבוהה יותר של הרשת (למשל במקרה שמתגלה כשל האחד הכבלים), וכן מאפשרת להכפיל את כמות הנתונים שמועברת ברשת.

אריג (Mesh) – בטופולוגיה זו, לכל מחשב יש חיבור למספר מחשבים. טופולוגיה זו עמידה מאוד בפני תקלות כך שאם יש כשל בכבל אחד, יעבור המידע על פני כבל אחר. רשתות אריג אינן מעשיות בדרך כלל ברשת LAN עקב עלות החיבורים וכן התקנה ותחזוקה מסובכים. רשת האינטרנט בנויה למעשה בטופולוגיית אריג כאשר כל נקודה היא נתב. מקרה פרטי של רשת אריג היא רשת בחיבור מלא (Fully Mesh), שבה לכל מחשב ברשת יש חיבור ישיר אל כל מחשב אחר ברשת.

חיבור מלא (Fully Mesh) – בטופולוגיית חיבור מלא כל קצה ברשת מחובר ישירות לכל קצה אחר. טופולוגיה כזו היא בזבזנית במיוחד מבחינת הכבילה, אך מבטיחה את הנגישות הגבוהה ביותר, וגם את השרידות הגבוהה ביותר של הרשת. קצה שמפסיק לתפקד ברשת כזו לא ישפיע על הקצוות האחרים, וכל חיבור שמפסיק לתפקד ניתן לעקוף במספר דרכים שונות. רשתות חיבור מלא קיימות רק במקומות בהן שרידות ונגישות הרשת הכרחיות, כמו למשל בכורים גרעיניים.

מודל  Open System Interconnection) OSI)

מחלק את התקשורת ברשת מחשבים ל-7 שכבות.

לכל מחשב המחובר לרשת צריכה להיות מחסנית פרוטוקול המספקת את התוכנה הדרושה למחשב על מנת לתקשר ברשת.  מחסנית הפרוטוקול (לדוגמה TCP/IP) מורכבת ממספר פרוטוקולים שונים, המבצעים את הפעולות של השכבות במודל  OSI.

כאשר יישום (בשכבת היישום) שולח נתונים ממחשב אחד למחשב אחר, הנתונים מועברים מטה בשכבות המודל, ולמעשה במחסנית הפרוטוקול שבמחשב השולח.

בעזרת השכבה הפיסית הם מועברים על פני הרשת אל השכבה הפיזית במחשב המקבל.

משכבה זו במחשב המקבל הנתונים מועברים במעלה מחסנית הפרוטוקול (שכבות המודל) עד שהם  מגיעים אל שכבת היישום במחשב היעד.

כל שכבה יכולה לתקשר רק עם השכבה שמעלה או זו שמתחתיה.

הנתונים חייבים לעבור מטה דרך כל השכבות שבמחשב השולח ואחר-כך לעלות מעלה דרך כל השכבות של המחשב המקבל.

פרוטוקול – סט של חוקים והגדרות על מנת להגדיר פתרון לבעיה (אחת מהשכבות/בעיות).

סטנדרט (תקן) – צורת עבודה שמוסכמת על כולם ונחשבת כפתרון הטוב ביותר.

סיווג פרוטוקולים על פי מודל ה - OSI שכבת יישום HTTP, SMTP, FTP, RTP, IRC, SNMP, SIP שכבת ייצוג MIME, ASCII, Unicode שכבת שיחה ASP, PPTP, SSH, NFS, RPC, DNS, SSL שכבת תעבורה TCP, UDP, SCTP, DCCP שכבת רשת IP (IPv4, IPv6), ICMP, RIP, IPX שכבת קו Ethernet, Token ring, FDDI שכבה פיזית E1, 10Base-T, RS-232, DSL, SONET

1.      השכבה הפיסית (Physical):

החיבור הפיסי בין המחשבים. בשכבה זו הנתונים מתורגמים לסיביות שיועברו דרך התווך הפיסי המשמש לחיבור בין מחשבים.  רכזות (hubs) ו- משחזרים (repeaters) עובדים בשכבה זו.

2.      שכבת קישור הנתונים (Data Link):

בשכבת קישור הנתונים כל המנות (packets) מוכנסות למסגרות (data frames) המכילות את כתובת מחשב המקור, כתובת מחשב היעד (כתובת MAC) וסיומת CRC (Cyclical Redundancy Check) שהמחשב המקבל יכול להשתמש בה כדי לבדוק ולוודא שהנתונים התקבלו בשלמות.

כתובת MAC הינה כתובת חד ערכית שלא חוזרת על עצמה בשום מקום בעולם.

דוגמא לכתובת MAC : AB-01-CD-02-F3-45

לאחר משלוח המסגרת, השכבה מחכה לאישור מהמקבל.

אם לא התקבל אישור, המסגרת נשלחת שוב. במחשב המקבל נבדקת סיומת ה- CRC.  אם הבדיקה כושלת, תתבקש העברה חוזרת של המנה.

כמו כן השכבה אחראית על בקרת גישה לתווך כלומר על איזה מחשב יכול לפנות לתווך ברגע נתון.

כרטיסי רשת וגשרים (bridges) עובדים בשכבה זו.

3.      שכבת הרשת (Network):

שכבת הרשת אחראית לניתוב התעבורה (קביעת הדרך הטובה ביותר דרכה יעברו הנתונים).

ברשתות גדולות, נתבים (routers) פועלים בשכבה זו כדי לאפשר למנות להישלח בין רשתות שונות או מקטעים שונים של רשתות.

כמו כן השכבה אחראית על תרגום שמות לוגיים (Internet Protocol) לפיסיים (Media Access Control) ולהיפך. הסבר מפורט על כתובות ה IP יופיע בהמשך המסמך.

4.      שכבת ההעברה (Transport):

השכבה אחראית להעביר את הנתונים ללא שגיאות ובסדר הנכון. פרוטוקולים בשכבה זו יודעים את גודל המנה (packet) הנדרשת על ידי השכבות הנמוכות יותר, ומחלקים את הנתונים למנות בגודל המתאים. בקצה המקבל (מחשב היעד), שכבת ההעברה מאשרת את הקבלה של כל מנה ומסדרת מחדש את המנות אם הם לא הגיעו לפי הסדר.  אם חסרות מנות, היא תבקש העברה חוזרת של המנה החסרה. הפרוטוקולים בשכבה הרביעית נקראים TCP ו UDP.

ההבדלים ביניהם הוא ש TCP מקים תקשורת מקדימה (connection oriented acknowledge) לפני העברת המידע ו UDP מעביר את המידע ללא יצירת תקשורת מקדימה (connectionless unacknowledged user datagram protocol).

5.      שכבת השיחה (Session):

שכבת השיח אחראית לפתיחת השיח וסגירתו.  השכבה מודיעה למחשב המקבל איכן התחילה ההעברה והיכן היא נגמרת.

כמו כן השכבה אחראית הצבה ובדיקה של נקודות ביקורת בזרם הנתונים במהלך שיגור הנתונים.

אם ישנה תקלה ברשת המחשב השולח יצטרך לשלוח מחדש רק את הנתונים שנשלחו לאחר נקודת הביקורת האחרונה.

6.       שכבת ההצגה (Presentation):

שכבת ההצגה מבצעת מספר פעולות עם נתונים:

·        תרגום הנתונים משכבת היישום לתצורה המובנת לכל סוגי המחשבים.

·        אם נעשה שימוש בסוג כלשהו של הצפנה בתקשורת, ההצפנה מתרחשת בשכבה זו.

·        ניתן להפעיל סוג כלשהו של דחיסת נתונים, כדי להקטין את נפח הנתונים לקראת המעבר ברשת.

7.      שכבת היישום (Application):

השכבה אחראית לאינטראקציית היישום עם הרשת ללא תלות בסוג הרשת.

בשכבה נמצאים יישומי משתמשים שמתקשרים עם הרשת (לדוגמה:תוכניות דואר אלקטרוני).

מנגנון CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection או CSMA/CD הוא אלגוריתם בעל מנגנון לזיהוי התנגשויות. היישום הנפוץ ביותר של  CSMA/CD הוא תקן ה-Ethernet.

ה-Ethernet מיישמת חבילת מידע שנקראת frame (מסגרת) שזוהי צורת המידע בשכבה השנייה.

בעת שימוש ב-CSMA/CD מבוצעות הפעולות הבאות:

1.      האזנה לתווך התקשורת על מנת לוודא ששום תחנה אחרת לא משדרת כרגע.

2.      שליחת המסגרת.

3.      האזנה לתווך התקשורת והשוואת המסגרת שנשלחה לזו שהתקבלה. במקרה שהתחנה מזהה התנגשות היא מפסיקה לשדר את המסגרת, ממתינה זמן אקראי ומשדרת את המסגרת שוב.

חשוב להדגיש שלא מדובר במניעת התנגשות אלא רק זיהוי, כל תחנה ברשת תאזין לערוץ שהיא נמצאת בו, ברגע שהערוץ פנוי יש מתח X ואם הוא תפוס אז מתח Y, התחנה שמזהה את ההתנגשות תודיע לכל הרשת על ההתנגשות (הדבר נכון לטופולוגיית bus).

כתובות IP 

כתובת IP היא מספר המשמש לזיהוי מחשבים (וכן מכשירים נוספים כגון נתבים) ברשתות תקשורת שבהן משתמשים בפרוטוקול התקשורת IP, למשל רשת האינטרנט. המבנה הכללי של הכתובת נראה כך:  IP Address = Network ID + Host ID

כל התחנות באותו סגמנט (מקטע) פיזי חייבות להכיל את אותו מזהה רשת.הפרמטר היחיד שמשתנה מתחנה לתחנה הוא מזהה המחשב.

בגרסת IPv4 שהיא הגרסה הנפוצה של הפרוטוקול, הכתובת מתחלקת ל 4 אוקטטות וכל אוקטטה מורכבת מ 8bit וגודלה נע בין 0 ל 255. סה"כ יש לנו 256 אופציות אפשריות לכתובת איי פי.

Host id

Net id

לדוגמא: 10.5.125.38

  

חלוקה לרמות (Class) של כתובות איי פי:

מחלקה A - כתובות ממחלקה זו יועדו לרשתות גדולות מאוד, שיכילו עד 2 בחזקת 24 מחשבים (כלומר, יותר מ 16.5 מיליון מחשבים). הסיבית הראשונה בכתובת ממחלקה A מתחילה תמיד ב- 0. מספר הרשת מיוצג ע"י 7 ביטים, ושאר 24 הביטים מייצגים את מספר המחשבים ברשת. המספר המקסימאלי של רשתות שונות מסוג A הוא 126 (7-2^2). הסיבה שהמספר אינו (7^2) היא שהכתובת 0.0.0.0 (32 אפסים) שמורה עבור ייצוג של נתיב ברירת-מחדל (link), והכתובת 127.0.0.0 היא כתובת שמורה, המיועדת לפונקצית ה - loopback).

מחלקה B - כתובות אלה יועדו לרשתות בינוניות. כל כתובת מתחילה בביטים "10", שאחריהם מספר רשת בן 14 ביטים, ומספר מחשב בן 16 ביטים. המספר המקסימאלי של מחשבים ברשת מסוג B הוא 65534 (16-2^2), ויכולות להיות עד 16,384 (14^2) רשתות כאלה.

מחלקה C - כתובות אלה יועדו לרשתות קטנות. הכתובת מתחילה בביטים "110", שאחריהם כתובת רשת בת 21 ביטים, וכתובת מחשב בת 8 ביטים. המספר המקסימאלי של רשתות כאלה הוא 2,097,152 (21^2), ובכל רשת יכולים להיות עד 254 (8-2^2) מחשבים שונים.

שתי מחלקות נוספות שהוגדרו בפרוטוקול הן: מחלקה D - כתובות שמתחילות בביטים "1110" ומיועדות לשימוש ב- IP Multicasting מחלקה E - כתובות שמתחילות בביטים "1111", ומיועדות לשימושים ניסויים.

חלוקת לתת-רשתות (subnetting): הרעיון שבבסיס תת-רשתות הוא חלוקה של מזהה המחשב   (host id) לשני חלקים: מזהה תת-הרשת (subnet id) ומזהה המחשב בתוך תת-הרשת.

Subnet mask הוא בעצם מספר בינארי בעל 32 סיביות המורכב מרצף של "1" שלאחריו יופיע רצף של "0" , לא ניתן לכתוב  Subnet mask כך שיופיע "1" לאחר "0". על מנת לדעת איזה חלק מכתובת ה - IP משמש לזיהוי כתובת הרשת יש להמיר את כתובת ה - IP תחילה למצב הבינארי שלה. אורך רצף ה "1" ב-Subnet mask שווה לאורך הסיביות שמשמשות לקביעת כתובת הרשת.

1 --> net 0 --> host

בינארי

המטרה של מסכת רשת משנה היא לעזור לנו בחלוקת כתובות האיי פי מ 0 עד 255

דוגמאות: 255.0.0.0 --> class A

255.255.0.0 --> class B

255.255.255 --> class C

זה מאפשר הרחבה של תחום הכתובות בכל מחלקה (Class) כך שאין צורך לרכוש כתובת איי פי חדשה מהארגון שאחראי על כתובות האיי פי וגם על הפורטים ששמו IANA (Internet Assigned Numbers Authority)

PORT – מבואה לוגית שדרכה תוכנות מעבירות נתונים באופן ישיר. השימוש הנפוץ ביותר בפורט הוא בתקשורת מחשבים במסגרת הפרוטוקולים הנפוצים בשכבת התעבורה TCP ו UDP אותם ציינתי לפני כן בפרק של ה OSI.

לא כל הפרוטוקולים בשכבת התעבורה משתמשים בפורטים. מספר הפורטים הוא מ 0 עד 65535

דוגמאות לפורטים רשומים:

·         21 - פרוטוקול העברת קבצים  (FTP).

·         22 – פרוטוקול  SSL.

·         23 – פרוטוקול  Telnet.

·         25 - דואר יוצא  (SMTP).

·         53 – פרוטוקול  DNS

·         67,68 - פרוטוקול הקצאת כתובות דינמית (DHCP).

·         80 - פרוטוקול העברת דפי אינטרנט HTTP.

·         110 - דואר נכנס  (POP3).

·         161,162 – פרוטוקול  SNMP.

·         443 - פרוטוקול HTTPS להעברת דפי אינטרנט מאובטחים.

·         1433 - פרוטוקול גישה לשרתי בסיסי נתונים.

רכיבים בתקשורת

 

משחזר (Repeater) – רכיב שבקצה אחד מקבל אות מסוים בעוצמה מסוימת ובקצה השני האות משוחזר ונשלח בעוצמה חזקה יותר. המשחזר נכנס לפעולה כאשר מתקבלת תשדורת באחד מקצותיו, הוא מנקה את התשדורת מהפרעות, מחזק את האות אם יש צורך בכך ומעביר אותו הלאה אל הקצה השני. לכל מדיית תקשורת מותאם משחזר ייחודי, וקיימים רכיבים עבור כל סוגי המדיות ובין השאר עבור כבלים מוצלבים, סיבים אופטיים ואף לתקשורת אלחוטית.          ממוקם בשכבה ה 1 (פיזית) של מודל ה-OSI ובשכבה הפיזית של מודל TCP/IP.

רכזת (Hub) – נקראת גם multi port repeater, זהו רכיב המחבר בין שני מקטעים או יותר של אותה הרשת ומאפשר להגדיל את המרחק בין קצותיה. דהיינו, רכזת היא משחזר בעל יותר משתי כניסות. מחברת את כל התחנות ברשת למקום אחד (טופולוגיית כוכב). רכזת היא רכיב פשוט יחסית ברשתות תקשורת, אשר לא מנהל את התעבורה העוברת דרכו. כל חבילת נתונים שמגיעה אליו דרך כניסה מסוימת מועברת אל שאר הכניסות של הרכזת. בגלל שהחבילות מגיעות ממקורות שונים שאינם מתואמים, ובגלל שהחבילה מועברת אל שאר הכניסות של הרכזת ללא אבחנה, לא פעם נוצרת התנגשות בין החבילות השונות - עובדה שמפחיתה מיעילות הרשת. הצורך של אמצעים שמחוברים לרכזת לזהות מצבים של התנגשות ולטפל בהם יוצרת הגבלות על כמות הרכזות שאפשר לחבר אחת לשנייה. ממוקמת בשכבה ה 1 בלבד.

מתג (Switch) - זהו רכיב ברשת מחשבים המחבר בין צמתים שונים ברשת, בין אם הם מכשירי קצה כגון מחשבים ובין אם הם מרכיבי רשת בסיסיים כגון רכזות. מבצע העברה של נתונים בין הציוד שמחובר לכניסות השונות שלו באופן סלקטיבי על-פי כתובות MAC של היעד המבוקש של כל חבילת נתונים שנשלחת דרכו. המתג הקלאסי מתפקד בשכבה ה 2 של מודל ה - OSI ובשכבה הפיזית של מודל ה - TCP/IP ומחבר בין שני חלקים או יותר של הרשת, כאשר כל אחד מהם הוא מתחם התנגשות     (collision domain) נפרד, אך הם מהווים מתחם שידור     (Broadcast domain) אחד.

נתב (Router) - הינו רכיב תקשורת מחשבים שנועד לקביעת נתיבן והפצתן של חבילות נתונים ברשתות תקשורת נתונים. מבצע המרה בין טכנולוגיות ויוצר מתחם שידור (broadcast domain). משמש לניתוב נתונים מרשת אחת לרשת אחרת, לדוגמה מרשת האינטרנט לרשת הפרטית של המשתמש הביתי.

מתחם שידור (broadcast domain) - הוא טווח הכתובות ברשת מחשבים בו יכול מחשב אחד לתקשר עם אחר על פי הכתובת הפיזית שלו בלבד. כל מחשב (או ליתר דיוק הכרטיס רשת שלו) שנמצא בתוך מתחם השידור מקבל את כל ההודעות שמתקבלות ברשת או מתייחס רק לאלו המיועדות אליו. צורת תקשורת זו איננה יעילה כי המחשבים מקבלים תשדורות רבות שלא מיועדות להם.

מתחם התנגשות (collision domain) - הוא אזור לוגי ברשת מחשבים, שבו שני קצוות עלולים לשדר אל אותו תווך תקשורת. המתחם עשוי לכלול מחשבים, רכיבי רשת (נתב, מתג וכד'), ותווכי תקשורת (כבלי רשת, סיבים אופטיים וכד'). מתחם ההתנגשות נתחם על ידי רכיבי תקשורת "חכמים" - כאלו המבצעים החלטות ניתוב על בסיס כתובות MAC או IP (נתב), ולמעשה רק רכזת (hub) ומשחזר (repeater) לא מגבילים את מתחם ההתנגשות.

לסיכום: שכבות במודל OSI: 1. פיזית (כבלים, wireless) הקישור הפיזי בין התחנות

2. ערוץ נתונים – איך ניגשים ממחשב A ל B פה מוגדרות לי כתובות ה MAC בעלות 48bit בשפה הקס דצימלית מ 0-9 ו a-f

3. שכבת רשת – פותרת את בעיית ניתוב המידע בין רשת X ל Y לעומת המיתוג בשכבה השנייה. פה אנו מתעסקים עם כתובות IP לוגיות שניתנות לשינוי להבדיל מכתובות MAC שצרובות על ההתקן ולא ניתנות לשינוי.

4. אחראית על הקישור בין 2 אפליקציות שונות והעברת המידע באמצעות TCP ו UDP

5. שכבות 5-7 שייכות כולן ל data כאשר השכבה ה 5 מתעסקת בסוג התשדורת simplex, duplex, full duplex

6. השכבה השישית עוסקת בקידוד, פענוח, הצפנה ודחיסה.

7. השכבה ה 7 והאחרונה מספקת מידע לתוכנות שיזמו את התקשורת.

כתובות האיי פי -->אנו כיום משתמשים בפרוטוקול IPv4 שכיום תחום הכתובות אינו מספיק לנו עקב ריבוי ציוד התקשורת כגון מחשבים נייחים, ניידים וטלפונים חכמים.

הכתובות מחולקות ל 5 קבוצות כאשר רק ב 3 הראשונות A, B, C אנו משתמשים בפועל ו 2 התחומים האחרים לא בשימוש.

מסכת רשת המשנה נועדה להרחיב את תחומי הכתובות ולבצע חלוקה הגיונית יותר של כתובות האיי פי ברשת שלנו ומצמצמת את הבזבוז שבטווח כתובות נרחב שאין מה לעשות איתו.

הפרוטוקול IPv6 אמור לפתור בעתיד הרחוק יותר את בעיית המחסור בכתובות איי פי.