Chapter 3: Network Protocols and Communications Cisco Networking Academy program Introduction to Networks Chapter 3: Network Protocols and Communications Introduction to Networks

Chapter 3: Objectives Rules used to facilitate communication The role of protocols and standards organizations How devices on a LAN access resources 2

3.1 Rules of Communication Cisco Networking Academy program Introduction to Networks Chapter 3: Network Protocols and Communications

The Rules What is Communication? Channel Source Destination 3.1.1.1 What is Communication?

An identified sender and receiver Kdo bude vysílač, kdo přijímač The Rules The Rules An identified sender and receiver Kdo bude vysílač, kdo přijímač Agreed upon method of communicating (face-to-face, telephone, letter, photograph) Jak budeme komunikovat: osobně, telefonem, dopisem, fotografií Common language and grammar Společný jazyk a pravopis Speed and timing of delivery Rychlost a čas doručení Confirmation or acknowledgment requirements Požadavky na potvrzení o doručení 3.1.1.2 Establishing the Rules

The Rules Message Encoding Channel Destination Source 3.1.1.3 Message Encoding

The Rules Message Formatting and Encapsulation Example: Personal letter contains the following elements: Identifier of the recipient’s location Adresa příjemce Identifier of the sender’s location Adresa odesílatele Salutation or greeting Úvodní pozdrav Recipient identifier The message content Obsah zprávy Source identifier End of message indicator Závěrečný pozdrav 3.1.1.4 Message Formatting and Encapsulation

The segmenting process: The Rules Message Size The segmenting process: The size restrictions of frames require the source host to break a long message into individual pieces (or segments) that meet both the minimum and maximum size requirements. Frame nesmí být větší ani menší, než je předepsáno. Proto se dlouhá zpráva musí rozsekat na menší kousky (segmenty). Each segment is encapsulated in a separate frame with the address information, and is sent over the network. Každý segment dostane svůj vlastní frame s adresami a pošle se přes síť. At the receiving host, the messages are de-encapsulated and put back together to be processed and interpreted. Příjemce si segmenty vybalí a poskládá do správného pořadí, aby jim rozuměl. 3.1.1.5 Message Size

The Rules Message Delivery Options Několika Jen jednomu 3.1.1.7 Message Delivery Options Všem

3.2 Network Protocols and Standards Cisco Networking Academy program Introduction to Networks Chapter 3: Network Protocols and Communications

Function of Protocol in Network ... usnadňují komunikaci přes datové sítě Protocols facilitate communication over data networks A protocol is a set of predetermined rules ... je sada předem daných pravidel Vrstva obsahu Průběh konverzace Užij obvyklý jazyk Počkej, až přijdeš na řadu a mluv Dej vědět, že jsi skončil Vrstva pravidel Fyzická vrstva

Protocols Network Protocols určují How the message is formatted or structured Jaký formát a strukturu má zpráva Way of sharing information about pathways with other networks Jak si vyměňujeme info o možných cestách How and when error and system messages are passed Jak a kdy se předávají zprávy o chybách The setup and termination of data transfer sessions Jak zahájit a ukončit spojení 3.2.1.2 Network Protocols

Layers with TCP/IP and OSI Model Benefits of using a layered model assists in protocol design fosters competition changes in one layer do not affect other layers provides a common language Výhody rozdělení sítě na vrstvy: Pomáhá při vývoji protokolů Podporuje zdravou soutěž Změny v jedné vrstvě neovlivní ostatní vrstvy Poskytuje obecně srozumitelný jazyk

Layers with TCP/IP Model Předloží data uživateli, postará se také o kódování a řízení dialogu. Stará se o komunikaci mezi různými zařízeními napříč různými sítěmi. Určí nejlepší cestu skrz síť. Řídí hardwarová zařízení a média, která tvoří síť.

Layers with TCP/IP Model Communication Process Ten vlevo vytvoří zprávu v aplikační vrstvě svého PDA, zpráva pak propadne všemi vrstvami až na drát nebo WiFi (= médium), na pravé straně se prodere všemi vrstvami, a ten vpravo si ji v aplikační vrstvě svého PC přečte.

Layers with TCP/IP Model Protocol data units (PDU) and encapsulation Uživatel vytvoří data – např. text nebo fotografii. Data se nasekají na malé kousky – segmenty. K segmentu se přibalí IP adresy a je z toho packet. K packetu se přibalí MAC adresa a je z toho frame. Frame se převede na elektrické, světelné nebo radiové impulsy a vyšle se na drát, skleněné vlákno nebo anténu.

Layers with TCP/IP and OSI Model Sending and receiving messages Uživatel vytvoří data. Data se nasekají na kousky = segmenty. IP adresa + segment = packet MAC adresa + packet = frame

Layers with TCP/IP and OSI Model Protocol and reference models A protocol model provides a model that closely matches the structure of a particular protocol suite. A reference model provides a common reference for maintaining consistency within all types of network protocols and services. Protokolový model se snaží zobrazit sítě tak, aby to nejlépe vyhovovalo určité skupině protokolů. Proto model TCP/IP je protokolový. Referenční model se snaží zobrazit sítě tak, aby to vyhovovalo pro všechny typy protokolů a služeb. OSI model je referenční.

Layers with TCP/IP and OSI Model Compare OSI and TCP/IP model

Layers with TCP/IP and OSI Model Protocol data units (PDU) and encapsulation  TCP / IP # TCP / IP Name OSI # OSI Name HW, SW Encapsulation Unit Source / Destination Protocols TCP Utilities   4 Application 7 Web browser Data FTP, SMTP, HTTP DNS, TFTP, SNMP Telnet 6 Presentation ASCII, compression 5 Session 3 Transport Segment Ports TCP UDP 2 Internet Network Router Packet IP addresses (logical addresses) IP ICMP, ARP, RARP Ping, Traceroute 1 Network Access Data link NIC, Switch Frame MAC addresses (physical addresses) Physical Hub, cable Bits Některé věci v této tabulce budeme brát až později. Modře jsou vyznačené položky, které bychom mohli znát už teď.

M3A 3/1/18

OSI model - Open Systems Interconnect Model Rozděluje hardware, software a činnosti na síti do vrstev. To usnadňuje studium, vývoj, hledání závad, týmovou spolupráci.

OSI model Fyzická vrstva Definuje fyzické prostředky (konektory, kabely, HW) pro posílání dat po síti. Je rozhraním mezi síťovým médiem (např. kabelem) a přístroji. Definuje optické, elektrické a mechanické vlastnosti.

OSI model Datová vrstva Definuje způsoby užívání spojových linek. Detekuje a opravuje chyby při přenosu rámců. Řídí posílání rámců podle MAC adres.

OSI model Síťová vrstva Směruje pakety podle síťových IP adres zařízení.

OSI model Transportní vrstva Řídí doručování zpráv z jednoho konce sítě na druhý. Zajišťuje spolehlivé doručení paketů ve správném pořadí. Má na to mechanismus umožňující opravu chyb a řízení toku paketů.

OSI model Relační vrstva Řídí navazování, průběh a ukončování spojení a dialogů. Udržuje logické linky mezi systémy. Např. po dobu telefonního hovoru je mezi oběma účastníky zřízena linka, která není fyzická (není to galvanické spojení), ale logická. Po skončení hovoru se linka zase zruší.

OSI model Prezentační vrstva Normalizuje formáty uživatelských dat pro využití mezi různými typy systémů. Na jedné straně spoje může být např. PC s Windows XP, na druhé straně PDA, tj. úplně jiný HW i SW na obou stranách. Kóduje a dekóduje, šifruje a dešifruje, komprimuje a rozbaluje uživatelská data.

OSI model Aplikační vrstva Definuje rozhraní mezi aplikačním SW (např. internetový prohlížeč) a síťovými komunikačními funkcemi. Poskytuje rozhraní mezi člověkem a strojem. Poskytuje normalizované služby jako např. přenos souborů mezi systémy (např. FTP).

Accessing Local Resources Communicating with Device / Same Network 3.3.2.2 Communicating with a Device on the Same Network PC 1 posílá na FTP Server. PC 1 zná MAC adresu FTP Serveru. PC1 může vytvořit frame přímo pro FTP Server.

Accessing Remote Resources Default Gateway Default Gateway je adresa našeho routeru, na který posíláme pakety jdoucí ven z naší sítě. Všichni v jedné síti máme stejnou DG.

Accessing Remote Resources Communicating Device / Remote Network 3.3.3.2 Communicating with a Device on a Remote Network PC1 posílá na Web Server. PC1 nemůže znát MAC adresu Web Serveru. Proto nemůže vytvořit frame přímo pro něj. Proto vytvoří frame s MAC adresou R1 a požádá R1 o přeposlání paketu dále.

Network Protocols and Communications Summary Data networks consist of end devices intermediary devices media connecting the devices Devices must know how to communicate. Devices must comply with communication rules and protocols. TCP/IP is an example of a protocol suite. Protocols are created by standards organizations such as the IETF or IEEE. Most widely-used networking models are the OSI and TCP/IP models. Data is segmented into pieces and encapsulated with addresses and labels. Then the pieces are de-encapsulated and processed at the destination. Chapter 3 Summary

Network Protocols and Communications Summary (cont.) The OSI model describes the processes of encoding, formatting, segmenting, and encapsulating data for transmission over the network. The Internet Protocol Suite (e.g. TCP/IP) is a suite of protocols required for transmitting and receiving information using the Internet. Protocol Data Units (PDUs) are named according to the protocols of the TCP/IP suite: data, segment, packet, frame, and bits. Applying models allows to analyze and plan networks. Chapter 3 Summary (cont.)