Programovatelné automaty Vrstvový model sítě Elektrotechnika Programovatelné automaty Vrstvový model sítě Ing. Jana Horáková www.zlinskedumy.cz
Anotace Vysvětluje vrstvený model počítačové sítě ve vztahu k průmyslovým sítím, musí být doplněn výkladem. Umožňuje použití pro samostatnou práci. Je možné jej poskytnou nepřítomným žákům. Autor Ing. Jana Horáková (Autor) Jazyk Čeština Očekávaný výstup 26–41-M/01 Elektrotechnika Speciální vzdělávací potřeby - žádné - Klíčová slova Paket, rámec, datagram, ISO/OSI, TCP, IP, protokoly Druh učebního materiálu Prezentace Druh interaktivity Kombinované Cílová skupina Žák Stupeň a typ vzdělávání odborné vzdělávání Typická věková skupina 16 - 19 let Vazby na ostatní materiály Je součástí předmětu programovatelné automaty
Síťová architektura Síťová architektura je popsána systémem vrstev, služeb, funkcí a protokolů. Je stanoven základní referenční model pro komunikaci počítačů OSI (Open system Interconection) od mezinárodní normalizační komise ISO (Internetional Organization for Standardization). Nazývá se ISO/OSI model. Tento standard je teoretický, prakticky se nemusí využívat všechny vrstevy, případně některé se spojují, či rozdělují do podvrstev.
ISO/OSI Koncový uživatel A Vrstvové komunikační protokoly Koncový uživatel B Aplikační vrstva Prezentační vrstva Relační vrstva Transportní vrstva Síťová vrstva Linková (spojová) vrstva Fyzická vrstva přenosové prostředí (drát, optika, vzduch)
ISO/OSI Základní princip: skládá se ze 7 vrstev vyšší vrstva užívá služeb vrstvy nižší nižší vrstva nezatěžuje vyšší vrstvu detaily o způsobu realizace k propojení dochází jen na nejnižší vrstvě jsou stanovena softwarová rozhraní, čímž je umožněna nezávislost HW a SW a komunikace mezi jednotlivými systémy uvnitř každé vrstvy jsou definovány protokoly
Fyzická vrstva – přijímá a vysílá bity, určuje typ konektorů, definuje připojení síťových zařízení po mechanické a elektrické stránce. Linková (spojová) vrstva – poskytuje přenos bloků dat tzv. rámců mezi stanicemi, zahajuje, udržuje synchronizuje a ukončuje přenos. Bity jsou sloučeny do rámců, které kromě dat obsahují informace o adresování a mechanismy na rozpoznávání a korekci chyb (zavádí se zde MAC adresa síťové karty pro rozlišení počítačů). Zajišťuje komunikaci v rámci lokální sítě.
Síťová vrstva – přenos probíhá v blocích – paketech Síťová vrstva – přenos probíhá v blocích – paketech. Paket je zabalen uvnitř přenosového rámce linkové vrstvy pro transport místní sítí. Probíhá zde vytvoření spojení (adresování, předání, vytvoření i přerušení spojení). Zavádí logické adresování stanic a zajišťuje směrování mezi sítěmi. Transportní vrstva – zajišťuje spolehlivý přenos zprávy mezi koncovými uzly. Řeší rozdělení zprávy na menší části – pakety, jejich opětovné sestavení po přenosu, opakování paketu v případě ztráty nebo chyby.
Vrstvy 1 – 4 se nazývají síťově orientované, přebírají transportní funkce. Vrstvy 5 – 7 se nazývají aplikačně orientované. Relační vrstva – koordinuje komunikaci účastníků a udržuje relaci po požadovanou dobu (relace – časový úsek mezi vytvořením a zrušením spojení). Řídí datový tok, kontroluje a koordinuje dialog a dočasně ukládá data. Prezentační vrstva – určuje způsob formátování, transformování a kódováni dat. Řeší např. kódování diakritiky, šifrování dat, přizpůsobení formátu pro tiskárny a obrazovky.
Aplikační vrstva – definuje způsob komunikace aplikací se sítí, např Aplikační vrstva – definuje způsob komunikace aplikací se sítí, např.: FTP, virtuální terminál, zpracování transakcí, elektronická pošta. . Rozkladem řízení do vrstev se zvyšuje režie související s formátováním při přechodu od vyšší vrstvy k sousední nižší vrstvě. K datové jednotce se vždy přidá záhlaví s protokolovou řídící informací. Každá vrstva při vysílání přidává své záhlaví a při příjmu dat je odebírá
Architektura lokální sítě LAN mají oproti ostatním druhům sítí svá specifika. Normalizovaná architektura byla vyvinuta jako podmnožina architektury OSI. Rozdíly jednotlivých LAN se týkají nejnižších dvou vrstev: fyzické a linkové. Linková vrstva je rozdělena na dvě podvrstvy: Podvrstva řízeného spoje LCC Podvrstva řízení přístupu k médiu MAC Ethernet Token Bus FDDI ... Koaxiální kabel, UTP, STP, optika Koaxiální kabel, optika Optika, UTP, STP spojová vrstva fyzická vrstva
Architektura lokální sítě podvrstva řízení přístupu k médiu (Medium Access Control, MAC), řídí přístup k sdílenému médiu, je úzce svázaná s propojovacím médiem i přístupovou metodou. Typ adresace (jediná MAC adresa síťové karty) je společná pro všechny typy LAN. podvrstva řízení logického spoje (Logical Link Control, LLC), poskytuje rozhraní mezi konkrétními přenosovými prostředky a vyššími vrstvami. Na přístupové metodě je nezávislá.
Architektura TCP/IP Síť internet umožňuje propojení heterogenních sítí za použití souboru protokolů Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Je to jedna z nejvyužívanějších architektur v oblasti síťové komunikace. Vznikl původně jako komunikační protokol ministerstva obrany USA pro sjednocení počítačové komunikace v rámci ARPANET. Jedná se o celou rodinu protokolů, z nichž základem je dvojice protokolů IP a TCP. TCP/IP používá místo pojmu paket pro síťovou datovou jednotku pojem datagram.
Linková (spojová) vrstva Architektura TCP/IP ISO/OSI TCP/IP Aplikační vrstva aplikační TELNET, FTP, SMTP, NFS, HTTP, DNS Prezentační vrstva Relační vrstva Transportní vrstva TCP, UDP Síťová vrstva internetová IP, ARP Linková (spojová) vrstva Vrstva rozhraní sítě ETHERNET, TOKEN RING, FDDI Fyzická vrstva
Citace MESSMER, Hans-Peter a Klaus DEMBOWSKI. Hardware: architektura, funkce, programování. Vydání první. Brno: CP Books a.s., 2005. ISBN 80-251-0416-8.