Referenční model ISO/OSI ISO Mezin. organizace pro standardizaci (International Standardization Organization - ISO) OSI – Open System Interconnection - propojení otevřených systémů Standard pro komunikaci mezi mezi různými počítačovými systémy Tvoří ho série standardů definujících pravidla propojování systémů

Trochu historie Jednotlivé samostatné systémy mají vlastní protokoly komunikace možná jen v rámci protokolu uvnitř systému - nebyla možná komunikace mezi různými systémy snaha o převoditelnost mezi protokoly 70 léta - min obrany USA pracuje na „Internetting project“ - vývoj technologie pro propojování různých sítí využívajících přepojování paketů vzniká čtyřvrstvový model DoD vrstva aplikací/procesů vrstva transportní vrstva Internet vrstva síťového rozhraní vzniká sada protokolů TCP/IP 80 léta - vznik ISO/OSI modelu (1983)

Výhody modelu ISO/OSI Jasné rozdělení funkčnosti vrstev ulehčuje vývoj HW a protokolů - lze je vyvíjet pro jednotlivé vrstvy možnost specializace Konstrukční základ pro vývojáře Menší složitost sítí díky rozčlenění funkcí do vrstev Vyšší míra spolupráce mezi odlišnými protokoly a sítěmi Zjednodušuje se řešení problémových situací - nesprávně fungující část sítě lze identifikovat podle toho, ve které vrstvě k poruše došlo

Vrstvy OSI aplikační prezentační relační transportní síťová linková Aplikačně / služebně orientované vrstvy prezentační relační Vrstva poskytující doručovací a ověřovací služby transportní síťová Komunikačně / síťově orientované služby linková fyzická

Vrstvy ISO/OSI Každá má vymezenou funkčnost, která je nutná k tomu, aby byla data správně připravena a přenesena na vzdálený počítač Úkolem každé vrstvy je poskytovat služby následující vyšší vrstvě a nezatěžovat vyšší vrstvu detaily o tom jak je služba ve skutečnosti realizována Konkrétní implementace závisí na vývojářích hardwaru a protokolů, mají volnost při interpretaci - mohou obecné požadavky doplnit a rozšířit

Obecný popis vrstev Po připravení dat, která mají být odeslána na vzdálený počítač, musí být požadavek zpracován a přesměrován Redirektor – přesměrovač, přidá k požadavku hlavičku a řídící informace a připraví ho k přenosu po síti Adresace požadavku Přiřazení protokolu Modulování požadavku Předání požadavku po fyzickém médiu

Zapouzdření Každá vrstva doplní data o vlastní hlavičku a řídící informace - jsou určeny pro stejnou vrstvu na vzdáleném počítači Takto projdou data vrstvami až do linkové, která navíc přidá na konec dat kontrolní součet - pro kontrolu neporušenosti a předají se fyzické vrstvě data jsou jako by zabalena do několika obálek - encapsulace - zapouzdření fyzická vrstva data zakóduje na elektrické a optické signály složené z bitů – 1 a 0 a ty pošle na vzdálený počítač, kde zase fyzická vrstva signály dekóduje a sestaví z nich data s “obálkou“ linkové vrstvy data postupují vrstvami zase nahoru a postupně se vybalují ze svých “obálek“ a tak si každá vrstva přečte jen informace pro ni určené aplikační vrstva předá data příslušnému programu a uživateli

směr předávání dat mezi vrstvami Vrstvová záhlaví Data Koncový systém Aplikační vrstva Prezentační vrstva Relační vrstva Transportní vrstva Síťová vrstva Spojová vrstva Fyzická vrstva Signál směr předávání dat mezi vrstvami

Aplikační vrstva Definuje způsob, jakým komunikují se sítí aplikace, například databázové systémy, elektronická pošta nebo programy pro emulaci terminálů Rozhraní, prostřednictvím kterého mohou uživatelé nebo aplikace připravovat data k odeslání a odesílat data po síti souborové a tiskové služby E-mail přístup k webu - HTTP přístup k vzdálenému počítači - Telnet protokol FTP Je softwarová

Prezentační vrstva Zajišťuje obecný datový formát mezi různými platformami převod a překlad dat komprese a dekomprese šifrování a dešifrování dat

Relační vrstva Řídí a ustavuje datové přenosy mezi uzly v podobě relací - session Řídí komunikaci mezi dvěmi aplikacemi na různých počítačích a datové proudy Volání vzdálených procedur - požadavky na vzdálené spuštění - požadavek se pošle na vzdálený počítač, tam se provede a počítač pošle odpověď Příklad protokolu: NetBIOS ustavuje relaci mezi PC s OS Windows NT nebo MS Windows 9x zajišťuje překlad jmen na adresy a správu relace

Transportní vrstva Řídí komunikaci na úrovni koncových zařízení mezi dvěma procesy, běžícími na vzdálených počítačích Poskytuje vyšším vrstvám spojově orientované (connection-oriented) služby a spolehlivý přenos či nespojové (connectionless) služby a co nejrychlejší doručení Pro identifikaci spolu komunikujících procesů používá adresy portů (klienta i serveru) Segmentuje data pro aplikace ve vyšších vrstvách - segment je opatřen adresou portu Protokoly: TCP spolehlivý, spojově orientovaný UDP nespolehlivý, rychlý, nespojový

Síťová vrstva Přiřadí logické adresy zdroje a cíle komunikace a určí nejlepší cestu pro směrování dat v prostředí s více segmenty sítě Komunikace mezi dvěma hostitelskými počítači Logické adresování Doručování paketů Směrování paketů do sítí na základě logické adresy “přepínání paketů“ směrovač přečte na jednom rozhraní logickou adresu a předá paket na jiném rozhraní směrem k jeho cíli Zařízení: routery (směrovače) - přepínání paketů Protokoly ARP, RARP překlad adres (z logické na fyzickou a opačně) BOOT, DHCP přiřazení logické (ip) adresy počítači ICMP diagnostický a řídící protokol RIG, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP - směrovací protokoly, služební protokoly směrovačů

IP adresy Logické adresy síťové vrstvy Přiděluje je mezinárodní autorita pověřená správou IP adres V současné době se používá 32 bitová verze IPv4 Protože dovoluje adresování pouze 4 miliard počítačů (teoreticky 4 294 967 296 IP adres), je připravena nová verze IPv6 IPv6 už bude 128 bitová a k její implementaci by mělo dojít okolo roku 2005 - 2015

IP adresa IP adresa má velikost 4 byte = 32 bitů Nejčastěji se zapisuje v desítkové soustavě, kdy jednotlivé byte jsou odděleny tečkou Každý byte může logicky nabývat hodnot od 0 - 255. Například: 192.44.118.192 Skládá ze dvou částí net - ID (adresa sítě) a host - ID (adresa počítače) Podle toho jak jsou jednotlivé sítě rozlehlé (kolik mají hostů) rozlišujeme tři hlavní třídy IP adres - A, B a C.

Třída A IP adresu třídy A v České republice nikdo nemá Mají ji hlavně nadnárodní společnosti, vládní organizace USA atp Dovoluje adresování jen 126 sítí, ale v každé z nich může být až 16 miliónů počítačů. Rozsah hodnot IP adres je: 0.0.0.0 až 126.255.255.255.

Třída B Třída B umožňuje adresovat už 16 tisíc sítí a 65 tisíc počítačů v každé síti První dva byte je adresa sítě a další dva adresa počítače V Čechách ji mají významné organizace Rozsah hodnot ve třídě B je: 128.0.0.0 až do 191.255.255.255.

Třída C IP adresou třídy C dokážeme adresovat až 2 milióny sítí, v každé síti může být 254 počítačů IP adresa třídy C je v Čechách nejpoužívanější První tři byte jsou adresou sítě a jeden byte adresou počítače Rozsah je: 192.0.0.0. až 223.255.255.255

Rezervované IP pro vnitřní sítě: Třída A : 10.0.0.0 až 10.255.255.255 Třída B : 172.16.0.0 až 172.31.0.0 Třída C : 192.168.0.0 až 192.168.255.0

Speciální IP adresy Rozsah od 224.0.0.0 do 239.255.255.255 je zařazen do třídy D. Tato třída je využívána pro multicasting. To znamená pro hromadné vysílání videa nebo audia. Rozsah od 240.0.0.0 do 247.255.255.255 patří do třídy E. Tyto hodnoty jsou rezervovány pro další použití a pro experimentální účely. 127.0.0.0 nebo 127.0.0.1 jsou určeny k testovacím účelům. Nazývají se loopback adresy.Tyto adresy používá síťový software. Pošleme-li data na tuto adresu, nebudou vysílána přes žádný ze síťových adaptérů počítače do sítě. Pouze zjistíme zda je funkční software, nezávisle na tom, funguje-li síťový hardware. Síťové adresy, tj. adresy, jejichž host část obsahuje samé nuly. Tyto adresy jsou využívány IP protokolem ke správnému směrování paketů mezi sítěmi. Broadcast adresa, 255.255.255.255 je určena všem hostům v dané síti. Používají se k hromadnému rozesílání paketů.

Linková vrstva Přenos a příjem jednotlivých rámců a jejich fyzické adresování Řídí přístup k přenosovému médiu Převádí pakety na rámce a připravuje je k přenosu Přidává hlavičku s hardwarovou (fyzickou) adresu zdroje a cíle Počítá kontrolní součet a přidává ho na konec rámce zařízení - switch (přepínač), bridge (most)

Hardwarová adresa Fyzická adresa MAC adresa Adresa linkové vrstvy Je vypálená výrobcem do každé síťové karty Je jedinečná Má délku 6 B (podle standardu IEEE) 3B - identifikují výrobce (kód označující výrobce) 3B - přiřazuje výrobce

Fyzická vrstva Definuje prostředky pro komunikaci s přenosovým médiem a s technickými prostředky rozhraní Dále definuje fyzické, elektrické, mechanické a funkční parametry týkající se fyzického propojení jednotlivých zařízení. Přenos jednotlivých bitů (1,0), ze kterých je složen rámec - bity převádí na elektrické nebo optické signály Elektrické a mechanické charakteristiky vedení Kódování signálu Fyzické specifikace konektorů Zařízení: kabely, konektory, repeatry (opakovače) a huby (víceportové opakovače) Je hardwarová

Standardy linkové vrstvy Specifikace IEEE a ANSI Definují síťové architektury (technologie) hlavní topologie typy rámců a metody přístupů k přenosovému médiu