Počítačové sítě Protokoly, architektura Normalizace architektury „otevřených systémů“ Referenční model OSI standard ISO 7498 – r. 1983 7. Aplikační vrstva – přístup ke komunikačnímu systému, k síťovým službám 6. Prezentační vrstva – transformace syntaxe dat 5. Relační vrstva - správa dialogu, předání příznaku pověření 4. Transportní vrstva – zajištění komunikace mezi koncovými uživateli (end-to-end), - vytvoření virtuálního spojení, přenos dat (řízený), ukončení virtuálního spojení 3. Síťová vrstva – určení způsobu přenosu dat – směrování – adresování – fragmentace a defragmentace 2. Vrstva datového spoje 1. Vrstva fyzická

Počítačové sítě Protokoly, architektura K čemu je „OSI model“ určen umožní srovnat strukturu různých síťových architektur definuje funkce vytvářející komunikační proces u přenosových technologií lze určit, které funkční vrstvy síťové architektury pokrývají (pro jednoznačné vymezení rozhraní, na která mohou navázat jiné technologie) Ze standardizovaných protokolů OSI jsou derivovány protokoly reálných technologií K čemu není „OSI model“ určen ke specifikaci technologie implementující určitou funkci – je technologicky neutrální

Koncový systém Vrstvová záhlaví Data Aplikační vrstva Data Prezentační vrstva Data Relační vrstva Data Transportní vrstva Data Síťová vrstva Data Vrstva datových spojů Data Fyzická vrstva Signál

Počítačové sítě Protokoly, architektura Virtuální spoje „protocol-to-protocol“ na jednotlivých vrstvách

Počítačové sítě Protokoly, architektura Entity ve stejnolehlých vrstvách partnerských systému spolu komunikují prostřednictvím protokolů po virtuálních spojích Virtuální spoje jsou jednosměrné a po předání zprávy se ukončí (pro služby nespojované) jsou obousměrné a řízené (pro služby spojované) u mezilehlých zařízení, kterými zprávy sítí procházejí (směrovače), nejsou implementovány vyšší vrstvy (transportní, relační, prezentační, aplikační)

Přenosové technologie a referenční model OSI Transportní IP 1 Fyzická 2 Spojová 3 Síťová 4 Transportní 5 Relační 6 Prezentační 7 Aplikační Přenosové technologie a referenční model OSI B-ISDN ISDN Sítě internet (Internet, intranet, extranet) Transportní Frame Relay IP X.25 L3 ISDN LLC IEEE 802.2 RFC 1577 SLIP PPP ATM HDLC LAPB Eth. , IEEE802.3 TR, IEEE802.5 FDDI ……….. ATM V.24 X.21 SDH SONET OSI LAN WAN

Síťové architektury a referenční model OSI Aplikace NetWare Core Protocol NCP RPC aplikace Aplikační vrstva Sada aplikačních protokolů Transportní vrstva TCP UDP Síťová vrstva (IP vrstva) ICMP IGMP OSPF AR RARP IP 1 Fyzická 2 Spojová 3 Síťová 4 Transportní 5 Relační 6 Prezentační 7 Aplikační Emulátor NETBIOS NetWare shell Klient RPC SAP IPX SPX Architektura NetWare Architektura TCP/IP SAP – Service Advertisement Protocol SPX – Sequenced Packet Exchange IPX – Internet Packet Exchange

Implementace vrstev RM OSI 7 5 6 1 2 3 4 Služby Pro aplikační program Pro transport dat SW HW OS aplikace User end (servery, PC…) směrovače přepínače zesilovače/tvarovače Technologická složka Typ SW Typ zařízení aplikace

Počítačové sítě Protokoly, architektura Otevřené systémy Otevřené pro další standardizaci Definují širší kategorie funkcí pro každou úroveň Nedefinují způsob implementace funkcí (jsou technologicky neutrální) Pojmy Logická síť– zpravidla implementovaná na jednom datovém sdíleném spoji nebo na skupině přepínaných datových spojů Síťový uzel Síťová adresa (logická) identifikátor sítě identifikátor uzlu (na síti)

Počítačové sítě Protokoly, architektura Síťová adresa (vrstva síťová) – logická adresa (konfigurovaná - SW) Adresa MAC – Media Access Control (vrstva datového spoje) – adresa síťového rozhraní (fyzická - HW) Směrování – určení přenosové cesty pro paket (protokolové jednotky síťové vrstvy) mezi směrovacími zařízeními na základě logické síťové adresy cílového uzlu Distribuční (přenosové) technologie – zajišťují distribuci signálu ( rámců) mezi propojovacími zařízeními na základě adresy fyzického rozhraní

Počítačové sítě Protokoly, architektura Adresa MAC – adresa fyzického síťového rozhraní 48 bitů – vyjádření obvykle v šestnáctkovém tvaru (např. 02:60:60:EE:54:01) první bit adresy X určuje MAC individuální adresu (X=0) MAC skupinovou adresu (X=1) – MAC multicast MAC broadcast adresa FF:FF:FF:FF:FF:FF – adresa všech síťových rozhraní na spoji MAC nulová adresa 00:00:00:00:00:00 – rezervována pro cílové adresy zkušebních a prázdných rámců První polovina MAC adresy (3 oktety) je pevně přidělena výrobci – kód výrobce – OUI (Organization Unique Identifier) – např. 3COM – 3C:00:00, Sun – 08:00:20

Počítačové sítě Protokoly, architektura Různé síťové architektury používají stejné distribuční technologie (např. technologii IEEE 802.3 používají architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk…) – hybridní sítě – multiprotokolové směrovače, přepínače TCP/IP NetWare AppleTalk IEEE 802.3

Počítačové sítě Protokoly, architektura Jedna síťová architektura může využívat různé přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP využívá IEEE 802.3, IEEE 802.11, SONET…) TCP/IP IEEE 802.3 IEEE 802.11 SONET

Počítačové sítě Protokoly, architektura Techniky přenosů Přepínání spojů – komutovaný spojení (dial-up) Přepínání paketů Virtuální spoje – vytvoření virtuálního přenosového kanálu (na fyzické infrastruktuře) – umožní spojovanou potvrzovanou službu – virtuální full-duplex – zajištění spolehlivého přenosu s QoS – Quality of Service (obvyklé u vysokorychlostních spojů) Datagramová služba – reálná přenosová cesta není předem známá, každý paket (datagram) je označen cílovou adresou, nezajištěna sekvenčnost a potvrzování správnosti příjmu – sestavení zprávy ze segmentů v cílovém uzlu

Počítačové sítě Protokoly, architektura Směrování – 3. vrstva RM OSI – síťové pakety – směrovače - minimálně 2 síťová rozhraní (stejné nebo různé přenosové technologie Přepínání – 2. vrstva RM OSI – datové rámce – konverze rámců přenos. technologie A C B N1 R2 R1 N2 N3 N4 N5

DATA DATA 7 5 6 4 7 5 6 1 2 3 4 N1 N2 1 2 3 1 1 2 2 3 1 1 2 2 3 B A C A PDU DATA B PDU DATA C PDU DATA A přenosové technologie záhlaví vnořených protokolů…… ……… …………….. ……………. DATA B C

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Protokoly WAN (point-to-point) pro služby vrstvy datového spoje: Se spojením – řízený přenos rámců Bez spojení – jednosměrné předání rámců Protokol HDLC Sada protokolů LAP Protokol PPP Specifikace ATM – ATM rámec („cell“ – buňka) Frame Relay ISDN

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Protokoly LAN vrstvy datových spojů (násobný přístup k přenosovému médiu) : Implementace všesměrového vysílání (broadcasting) Implementace promiskuitního režimu (příjem všech vysílaných rámců) Multiplexing – služby protokolů vrstvy datových spojů sdílí více uživatelů (entit síťové vrstvy) různých architektur Adresová filtrace – příjem pouze určitých rámců Protokolová filtrace – příjem pouze těch rámců, které obsahují PDU určitých protokolů síťové vrstvy Podpora skupinového vysílání – MAC multicasting (implementace skupinové MAC adresy)

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Protocol HDLC (High-Level Data Link Control) – normalizovaný protokol ISO – základ dalších protokolů („příbuzné protokoly“ používají obdobný formát rámce) HDLC definuje pro spoje half-duplex a full-duplex 3 typy komunikujících stanic primární – řídící stanice (master) – vysílá rámce „příkaz“ sekundární – řízená stanice (slave) – vysílá rámce „odpověď“ kombinovaná – vysílá „příkazy“ i „odpovědi“

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN 2 typy konfigurace datového spoje vyvážená konfigurace (dvě kombinované stanice pro přenosy half-duplex i full-duplex) nevyvážená konfigurace (jedna primární a jedna nebo více sekundárních stanic pro přenosy half-duplex i full-duplex) 3 režimy přenosu dat NRM (Normal response mode) – v nevyvážené konfiguraci pouze primární stanice zahajuje přenos dat ARM (Asynchronous response mode) – v nevyvážené konfiguraci přenos dat může zahájit i sekundární stanice ABM (Asynchronous balanced mode) – vyvážená konfigurace s kombinovanými stanicemi

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN 2 typy rámců číslovaný (obsahuje pořadové číslo rámce) datový – obsahuje uživatelská data nedatový – řízení spoje – pole „type“ (3 bity) 0 – Receive and Ready 1 – Reject 2 – Receive Not Ready 3 – Selective Reject nečíslovaný (bez pořadového čísla rámce) – režijní rámec pro navázání a ukončení spojení a nastavení přenosového režimu (neobsahuje uživatelská data)

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Formát rámce HDLC Flag – příznak začátku a konce rámce – „01111110“ Další protokoly vrstvy datových spojů – WAN protokoly LAP protokol PPP ATM Flag Adresa Řízení DATA 8 b. 8 b. 8 b. proměnlivá délka 16 b. 8 b. FCS

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Protokoly skupiny LAP (Link Access Protocol) LAPD – pro řízení spoje (na D-kanálu) v uživatelském rozhraní sítí ISDN (Integrated Services Digital Network) LAPM - pro modemy – podpora procedur pro automatické opravy chyb LAPF – pro řízení spoje v uživatelském rozhraní sítí Frame Relay

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Protokol PPP (Point-to-Point Protocol) - normalizovaný protokol je určený pro dial-up přístup do internetu (modemy) pro řízení datových spojů mezi směrovači (vysokorychlostní spoje) PPP specifikuje 2 úrovně protokolů pro řízení sítě – NCP (network control protocol) pro řízení spoje – LCP (link control protocol)

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Formát rámce PPP Pole „protokol“ určuje typ protokolu, jehož PDU je v rámci zapouzdřeno NCP – podpora několika síťových architektur Flag 7E Adresa FF řízení 03 protokol FCS DATA 1 1 1 2 max. 1500 2 1 architektura typ protokolu hodnota pole TCP/IP IP 0x0021 AppleTalk DDP 0x0029 NetWare IPX 0x0026

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN LCP - řízení spoje LCP Link Control Protocol Navázání, dohod o konfiguraci, ukončení 0xC021 PAP Password Authentication Protocol „Slabá“ autentizace klienta (heslo) 0xC023 CHAP Challenge Authentication Protocol „Silná“ autentizace klienta na výzvu (šifrovaná) 0xC223

Virtual Path Identifier Virtual Channel Identifier Protokol ATM (Asynchronous Transfer Mode) Charakteristika ATM sítí: vysoké přenosové rychlosti 155 – 622 Mbps (full-duplex režim, komunikace se spojením) garance kvality služeb (pro různé typy přenášených informací) přenos datových buněk konstantní délky 53B virtuální adresace (virtuální cesty s virtuálními kanály) Formát rámce 4 Generic Flow Control GFC 8 Virtual Path Identifier VPI 16 Virtual Channel Identifier VCI 4 řídící bity 8 Header Error Control HEC 384 DATA 5 Bytů 48 Bytů

Počítačové sítě Protokoly LAN a WAN Architektura ATM Vyšší protokoly pro přenos obrazu, přenos zvuku, přenos dat podvrstva konvergence – aplik. služby pro vyšší vrstvy AAL (ATM Adaptation Layer) podvrstva sestavování a rozebírání buněk 48bitových sestavení a směrování rámců ATM Layer multiplexování virtuálních kanálů (VC) sdružování VC do virtuálních cest (VP) zajišťuje dopravu buněk mezi ATM uzly PHY (ATM Physical Layer) přímým vysíláním do přenosového média nebo pomocí přenosového systému SONET/SDH

ATM síť VP:VC přepínač VP přepínač koncový ATM uzel virtuální cesty virtuální kanály