Komunikační model OSI a TCP/IP

Síťové architektury Založeny na vrstvových modelech Síťové funkce se logicky sdružují do vrstev tak, že každá vrstva využívá služeb nejbližší nižší a poskytuje služby nejbližší vyšší. Sousední vrstvy mezi sebou komunikují přes přístupový bod služby (SAP) Spolupráce mezi stejnými vrstvami je řízena komunikačním protokolem

2.14 Sieťové modely - princíp vrstiev vrstvy - opisujú komunikáciu alebo hocijaký iný tok otázky na tok objektov: čo tečie? aké rôzne objekty tečú? aké platia pritom pravidlá? kde sa tok uskutočňuje? příklady: vodovod - (voda) (teplá, studená) (ventil, čerpadlo) (potrubie) telefón - (informácie) (rôzne jazyky) (pravidlá telefónovania) (vodiče) podobne je to aj v dátovej komunikácii, komunikácia vzniká v zdroji, putuje cez médium k cieľu Paket= logicky zoskupený objekt informácii, ktorý sa presúva medzi počítačmi sieťové modely OSI, TCP/IP

KOMUNIKAČNÍ MODEL ISO/OSI definuje pravidla, která musí dodržet každá stanice (řídicí členy, operátorské stanice), účastnící se komunikačního procesu, t.j. výměny informace mezi účastníky přenosu.

2.22 Zapuzdrenie (encapsulation) každá vrstva pridáva svoje režijné dáta, aby zabezpečili požiadavky na prenos cvičenie OSI model - charakteristika, zariadenia kroky zapuzdrenia vytvorenie dát užívateľov e-mail sa konvertuje na dáta, ktoré môžu byť vysielané po sieti zabalenie dát pre transport správa sa rozdelí na segmenty pridanie sieťovej hlavičky pridanie logických adries pridanie linkovej hlavičky a päty pridanie fyzických adries konverzia na bity pre vysielanie formát vhodný pre vysielanie po médiu

2.13 Digitálne versus analógovo analógová šírka pásma rádio, televízia, telefón vysielajú analógový signál veľkosť elektromagnetického spektra, ktoré signál zaberá jednotka: Hz - hertz (kHz, MHz, GHz) digitálna šírka pásma dátové prenosy môžu obsahovať dáta, hlas, obraz, atď. s digitálnym signálom sa lepšie pracuje kompresia, detekcia chýb b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s

2.14 Sieťové modely - princíp vrstiev vrstvy - opisujú komunikáciu alebo hocijaký iný tok otázky na tok objektov: čo tečie? aké rôzne objekty tečú? aké platia pritom pravidlá? kde sa tok uskutočňuje? příklady: vodovod - (voda) (teplá, studená) (ventil, čerpadlo) (potrubie) telefón - (informácie) (rôzne jazyky) (pravidlá telefónovania) (vodiče) podobne je to aj v dátovej komunikácii, komunikácia vzniká v zdroji, putuje cez médium k cieľu Paket= logicky zoskupený objekt informácii, ktorý sa presúva medzi počítačmi sieťové modely OSI, TCP/IP

2.15 Vrstvy v dátovej komunikácii aby bolo možné dopraviť dáta po sieti, musia všetky zariadenia v sieti komunikovať rovnaký protokolom peer-to-peer - komunikácia (rovný s rovným): Vrstva N zdrojovej stanice komunikuje s Vrstvou N cieľovej stanice v zdroji dáta sa posúvaju po vrstvách postupne smerom nadol každá vrstva urobí na dátach svoju skupinu operácií v cieli dáta sa posúvaju po vrstvách postupne smerom nahor dáta sa postupne rekonštruujú do pôvodnej podoby, ktorú vie čítať aplikácia

2.16 OSI model, r.1984 polovica 80´ - prudký vývoj nekompatibilných sieťových technológií riešenie - všeobecne uznávaný model OSI model vznik - 1984 primárny model pre výrobcov výhody zjednodušenie zložitého celku štandardizácia rozhraní napomáha modulárnosti zaisťuje spoluprácu rôznych technológií zrýchľuje vývoj zmeny v jednej vrstve neovplyvnia ostatné zjednodušuje vyučovanie a učenie

2.17 Vrstvy OSI modelu 7. aplikačná 6. prezentačná 5. relačná sieťové služby pre aplikácie (e-mail, prenos súborov) 6. prezentačná reprezentácia dát (dáta sú čitateľné aj v cieli) 5. relačná medzistanicová komunikácia (zakladanie, udržiavanie, ukončovanie relácií) 4. transportná komunikácia medzi koncovými bodmi (spoľahlivosť prenosu, detekcia chýb, virtuálne okruhy) 3. sieťová sieťové adresovanie a výber najlepšej cesty (smerovanie, prepojenie koncových bodov) 2. linková riadenie linky, prístup k médiu (spoľahlivý prenos cez fyzické médium, fyzické adresovanie, topológia, notifikácia chýb, riadenie toku) 1. fyzická binárny prenos (káble, konektory, napätia)

2.18 Peer-to-peer komunikácia každá vrstva zdroja komunikuje so soběrovnou vrstvou cieľa protokoly každej vrstvy si medzi sebou vymieňajú informácie: PDU - protokolové dátové jednotky každá vrstva závisí od služieb vrstvy pod ňou zapuzdrenie - nižšie vrstvy pridávajú hlavičky a päty k dátam vyšších vrstiev 4. transportná vrstva - presun dát medzi koncovými bodmi, pridá hlavičku (porty, očíslovanie) PDU sa volá segment 3. sieťová vrstva - presun dát medzi sieťami, pridá hlavičku (logické adresy) PDU sa volá paket 2. linková vrstva - presun medzi susednými bodmi, pridá hlavičku (fyzické adresy) PDU sa volá rámec (frame) 1. fyzická vrstva - zakódovanie dát do 1 a 0, prenos po médii PDU sa volá bit

2.18a Peer-to-peer komunikácia

2.19 TCP/IP model- otvorený štandard - používanie zadarmo vytvorilo Ministerstvo obrany USA ciele pri jeho tvorbe vytvoriť sieť, ktorá prežije za všetkých okolností (vojna) prenášať po rôznych médiach (medené, optické, satelitné) otvorený štandard - používanie zadarmo --> stal sa všeobecným štandardom vrstvy 4. aplikačná sieťové služby pre aplikácie, reprezentácia dát, riadenie dialógov má iné funkcie ako aplikačná vrstva OSI modelu! 3. transportná kvalita služby (spoľahlivosť, riadenie toku, odstraňovanie chýb) 2. internetová posielanie paketov po sieti, výber najlepšej cesty 1. prístup k médiu logické a fyzické komponenty na vytvorenie fyzického spoja

2.20 Protokoly TCP/IP modelu rozdelenie podľa vrstiev: 4. aplikačná HTTP, FTP, SMTP, DNS, TFTP 3. transportná TCP, UDP 2. internetová IP 1. prístup k médiu Internet, LAN, zoskupenie rôznych LAN a WAN TCP (protokol na riadenie prenosu) spojovo orientovaný spoľahlivý pri komunikácii udržuje dialóg medzi zdrojom a cieľom IP (internetový protokol) univerzálny protokol (je jediný na svojej vrstve!) nespojovo orientovaný logické adresovanie výber najlepšej cesty prepínanie paketov IP sa zaoberá prenosom jednotlivých paketov oddelene, TCP spoľahlivosťou prenosu celkove

2.21 Porovnanie OSI a TCP/IP podobnosti majú vrstvy porovnateľné transportné a sieťové vrstvy obidva modely treba poznať predpokladajú prepínanie paketov (každý paket môže ísť k cieľu rôznou cestou) a nie prepínanie okruhov (pakety idú rovnakou cestou) rozdiely rozdielná aplikačná vrstva vrstva 1. prístup k médiu kombinuje vrstvy 2. linková a 1. fyzická protokoly TCP/IP modelu sú základom Internetu OSI model je iba pomôcka pri budovaní sietí OSI model je detailnejší, nezávislý od protokolov cvičenie vrstvy OSI a TCP/IP modelu

2.22 Zapuzdrenie (encapsulation) každá vrstva pridáva svoje režijné dáta, aby zabezpečili požiadavky na prenos cvičenie OSI model - charakteristika, zariadenia kroky zapuzdrenia vytvorenie dát užívateľov e-mail sa konvertuje na dáta, ktoré môžu byť vysielané po sieti zabalenie dát pre transport správa sa rozdelí na segmenty pridanie sieťovej hlavičky pridanie logických adries pridanie linkovej hlavičky a päty pridanie fyzických adries konverzia na bity pre vysielanie formát vhodný pre vysielanie po médiu

Model OSI Referenční model OSI (Open systems Interconnection) rozeznává 7 vrstev.

Nižší vrstvy (1-4) se zabývají spojením mezi koncovými systémy. Fyzická vrstva se zabývá vlastním vysíláním a přijímáním bitů přenosovým prostředím. Spojová vrstva řídí přístup k fyzickému komunikačnímu kanálu a přenos datových rámců mezi dvěma sousedními uzly. Síťová vrstva se zabývá logickou adresací komunikačních systémů a členěním dat do paketů, které směruje sítí. Transportní vrstva odděluje fyzické a logické charakteristiky transportní sítě od záležitosti vnitřních vrstev a zajišťuje komunikaci mezi koncovými systémy.

Vyšší vrstvy (5-7) se starají o spolupráci procesů Vyšší vrstvy (5-7) se starají o spolupráci procesů, pro jejichž vzájemnou výměnu informací mají připravit potřebné prostředí 5.Relační vrstva navazuje udržuje a ukončuje spojení mezi procesy. 6. Prezentační vrstva se stará o kódování a formátování přenášené informace tak, aby byla srozumitelná pro oba komunikující procesy 7. Aplikační vrstva je v přímém kontaktu s uživatelem

Fyzická vrstva  Úkol této vrstvy je zdánlivě velmi jednoduchý - zajistit přenos jednotlivých bitů mezi příjemcem a odesilatelem prostřednictvím fyzické přenosové cesty, kterou tato vrstva bezprostředně ovládá. K tomu je ovšem třeba vyřešit mnoho otázek převážně technického charakteru - např. jakou úrovní napětí bude reprezentována logická jednička a jakou logická nula, jak dlouho "trvá" jeden bit, kolik kontaktů a jaký tvar mají mít konektory kabelů, jaké signály jsou těmito kabely přenášeny, jaký je jejich význam, časový průběh apod. Problematika fyzické vrstvy proto spadá spíše do působnosti elektroinženýrů a techniků.

Linková vrstva  Fyzická vrstva poskytuje jako své služby prostředky pro přenos jednotlivých bitů. Bezprostředně vyšší linková vrstva (někdy nazývaná též: spojová vrstva či vrstva datového spoje) pak má za úkol zajistit pomocí těchto služeb bezchybný přenos celých bloků dat (velikosti řádově stovek bytů), označovaných jako rámce (frames). Jelikož fyzická vrstva nijak neinterpretuje jednotlivé přenášené bity, je na linkové vrstvě, aby správně rozpoznala začátek a konec rámce, i jeho jednotlivé části. 

Síťová vrstva  Linková vrstva zajišťuje přenos celých rámců, ovšem pouze mezi dvěma uzly, mezi kterými vede přímé spojení. Co ale dělat, když spojení mezi příjemcem a odesilatelem není přímé, ale vede přes jeden či více mezilehlých uzlů.  Pak musí nastoupit síťová vrstva, která zajistí potřebné směrování (routing) přenášených rámců, označovaných nyní již jako pakety (packets). Síťová vrstva tedy zajišťuje volbu vhodné trasy resp. cesty (route) přes mezilehlé uzly, a také postupné předávání jednotlivých paketů po této trase od původního odesilatele až ke konečnému příjemci. Síťová vrstva si tedy musí "uvědomovat" konkrétní topologii sítě (tj. způsob vzájemného přímého propojení jednotlivých uzlů).   

Transportní vrstva  Síťová vrstva poskytuje bezprostředně vyšší vrstvě služby, zajišťující přenos paketů mezi libovolnými dvěma uzly sítě. Transportní vrstvu proto zcela odstiňuje od skutečné topologie sítě a vytváří jí tak iluzi, že každý uzel sítě má přímé spojení s kterýmkoli jiným uzlem sítě.  Transportní vrstvě díky tomu stačí zabývat se již jen komunikací koncových účastníků (tzv. end-to-end komunikací) - tedy komunikací mezi původním odesilatelem a konečným příjemcem. Při odesílání dat zajišťuje transportní vrstva sestavování jednotlivých paketů, do kterých rozděluje přenášená data, a při příjmu je zase z paketů vyjímá a skládá do původního tvaru. Dokáže tak zajistit přenos libovolně velkých zpráv, přestože jednotlivé pakety mají omezenou velikost. 

Relační vrstva  Úkolem této vrstvy je navazování, udržování a rušení relací (sessions) mezi koncovými účastníky. V rámci  navazování relace si tato vrstva vyžádá na transportní vrstvě vytvoření spojení, prostřednictvím kterého pak probíhá komunikace mezi oběma účastníky relace. Pokud je třeba tuto komunikaci nějak řídit (např. určovat, kdo má kdy vysílat, nemohou-li to dělat oba účastníci současně), zajišťuje to právě tato vrstva, která má také na starosti vše, co je potřeba k ukončení relace a zrušení existujícího spojení. 

Presentační vrstva Data, která se prostřednictvím sítě přenáší, mohou mít mj. povahu textů, čísel či obecnějších datových struktur.Jednotlivé uzlové počítače však mohou používat odlišnou vnitřní reprezentaci těchto dat - např. střediskové počítače firmy IBM používají znakový kód EBCDIC, zatímco většina ostatních pracuje s kódem ASCII. Podobně jeden počítač může zobrazovat celá čísla v doplňkovém kódu, zatímco jiný počítač v přímém kódu apod. - potřebné konverze přenášených dat má na starosti právě tato prezentační vrstva.  V rámci této vrstvy bývá také realizována případná komprese přenášených dat, eventuálně i jejich šifrování.

Aplikační vrstva  Koncoví uživatelé využívají počítačové sítě prostřednictvím nejrůznějších síťových aplikací - systémů elektronické pošty, přenosu souborů, vzdáleného přihlašování (remote login) apod. Začleňovat všechny tyto různorodé aplikace přímo do aplikační vrstvy by pro jejich velkou různorodost nebylo rozumné. Proto se do aplikační vrstvy zahrnují jen části těchto aplikací, které realizují společné resp. obecně použitelné mechanismy. Uvažujme jako příklad právě elektronickou poštu - ta její část, která zajišťuje vlastní předávání zpráv v síti, je součástí aplikační vrstvy. Na všech uzlových počítačích, které používají tentýž systém elektronické pošty, je tato část stejná. Uživatelské rozhraní systému elektronické pošty, tedy ta jeho část, se kterou uživatel bezprostředně pracuje a jejímž prostřednictvím čte došlé zprávy, odpovídá na ně, připravuje nové zprávy a zadává je k odeslání, již není považována za součást aplikační vrstvy, neboť se může v každém konkrétním uzlu dosti výrazně lišit - např. ve způsobu svého ovládání (řádkovými příkazy i pomocí různých menu, s okénky či bez nich apod.). Jiným názorným příkladem může být emulace terminálů, potřebná např. pro vzdálené přihlašování (remote login). Ve světě dnes existuje nepřeberné množství různých terminálů, a realizovat potřebné přizpůsobení mezi libovolnými dvěma typy terminálů je v podstatě nemožné. Proto se zavádí jediný "referenční" terminál - tzv. virtuální terminál - a pro každý konkrétní typ terminálu se pak vytvoří jen jediné přizpůsobení mezi tímto virtuálním terminálem a terminálem skutečným. Prostředky pro práci s virtuálním terminálem přitom jsou součástí aplikační vrstvy (neboť jsou všude stejné), zatímco prostředky pro jeho přizpůsobení konkrétnímu terminálu již součástí aplikační vrstvy nejsou.

Architektura TCP/IP Síť Internet je založena na síťové architektuře Transmission Control Protocol/Internet Protocol TCP/IP tvoří jen 4 vrstvy

Architektura TCP/IP

Síťová vrstva poskytuje tyto služby: Segmentace, sestavování a předávání datagramů – síťový protokol IP pro komunikaci bez spojení Mapování adres síťových na MAC (protokoly ARP a RARP) Předávání zpráv pro řízení – protokol ICMP Směrování – protokoly RIP, OSPF, BGP Správa skupin stanic – protokoly IGMP - multicast

Síťové adresy IP (v. 4) jsou 32 bitové a typicky jsou zapisovány jako čtveřice přirozených desítkových čísel oddělených tečkou. Adresa má dvě části – adresa sítě (přidělená ISP) a adresa uzlu v síti (přidělená správcem sítě). 158.196.143.93

Transportní vrstva nabízí transportní službu se spojením prostřednictvím protokolu TCP nebo bez spojení prostřednictvím UDP. TCP zajišťuje spolehlivé doručení dat pomocí potvrzování potvrzování a opětovných přenosů (pakety) UDP nespolehlivý ale úsporný (checksum) User Datagram Protocol

Aplikační vrstva obsahuje všechny protokoly poskytující uživatelům konkrétní aplikace. Některé aplikační kontroly vyžadují výhradně jeden z protokolů TCP nebo UDP. IP v. 6 budoucnost netu…

IPV6 Zatímco IPv4 obsahuje zhruba 4 miliardy adres, IPv6 má dostatek prostoru pro 3.4×1038 unikátních adres. Adresy IPv6 se typicky skládají ze dvou logických částí: 64bitová (pod)síťový prefix a 64bitové části hosta, buď automaticky vytvářené na základě MAC adresy rozhraní nebo přiřazené následně. Jelikož globálně unikátní MAC adresa umožňuje vystopovat uživatelské vybavení - a tedy uživatele - IPv6 adresy se mění s časem.

IPv6 adresy IPv6 adresy se obvykle zapisují jako osm skupin čtyř hexadecimálních číslic. Například 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334Pokud je jedna nebo více ze čtyřčlenných skupin 0000, nuly mohou být vynechány a nahrazeny dvěma dvojtečkami (::). Adresy níže jsou tedy platné a rovnocenné: 2001:0db8:0000:0000:0000:0000:1428:57ab 2001:0db8:0000:0000:0000::1428:57ab 2001:0db8:0:0:0:0:1428:57ab 2001:0db8:0:0::1428:57ab 2001:0db8::1428:57ab 2001:db8::1428:57ab