IT_420 Komunikační technologie a služby

Transkript

1 KIT VŠE v Praze IT_420 Komunikační technologie a služby Téma 2: Komunikační sítě a služby Verze 1.8 Jandoš, Matuška

2 Obsah Komunikační sítě rozdělení Komunikační služby Základní komunikační služba Pokročilé služby, členění Počítačové sítě Rozdělení Řízení komunikace Sítová architektura, modely IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 2

3 Komunikační sítě - definice Komunikační síť: takové uspořádání technických a programových prostředků, které umožní uživatelům sítě, aby komunikovali dle určitých pravidel, a aby využívali služeb sítě. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 3

4 Komunikační sítě - definice Množina zařízení, fyzických médií (např. kabely, bezdrátové spoje) a programových komponent, která propojuje více stanic (koncových bodů). Stanice jsou k síti připojeny tzv. rozhraním (interface), které převádí informace ve stanici na signály potřebné pro přenos v síti. Systém, záměrné propojení komunikačních prvků v určité struktuře, která umožňuje různými způsoby na dálku přenášet a sdílet data. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 4

5 Komunikační sítě Z manažerského hlediska je komunikační síť mechanizmem, který přenáší informace mezi stanicemi určitou přenosovou rychlostí, vyjádřenou v kbit/s (resp. Mbit/s) Vzdálené sdílení informací a využívání vzdálených služeb zvyšuje hodnotu těchto uzlů, spojů a služeb, než kdyby existovaly odděleně, bez propojení do sítě. Různý rozsah a propojení sítí přístupové & páteřní, LAN & MAN & WAN (viz. dále) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 5

6 Komunikační sítě vlastnosti Dostupnost - uživateli musí být prostřednictvím sítě dostupné služby (event. zdroje) v čase, kdy je potřebuje Technologická rozšiřitelnost -síť musí umožňovat rozšíření novými technologiemi a funkcemi (features) Rozšiřitelnost rozsahu (měřítkování) - síť musí umožňovat snadné a efektivní rozšíření o další uživatele (služby, lokality, výpočetní zdroje atd.) Spolehlivost -síť často podporuje základní aktivity svých uživatelů, kteří jsou na ní "životně závislí" Výkon -síť musí odpovídat požadavkům uživatelů a aplikací na výkon a kvalitu poskytovaných služeb (QoS) Bezpečnost (security) - komunikace musí probíhat v bezpečném prostředí Řiditelnost (management) - síť musí být řiditelná a zvládnutelná (správcem sítě) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 6

7 Komunikační sítě -klasifikace Členění infrastruktury (technologické podstaty) sítě dle: Přenášených signálů: analogové, digitální Analogový souvislý signál, jehož intenzita se v čase pozvolně mění Digitální diskrétní signál, jehož intenzita se mění skokově na jinou hodnotu, na které určitou dobu setrvá a poté se opět skokově změní na jinou Vztahů mezi subjekty: veřejné, neveřejné Rozlehlosti: lokální, rozlehlé, globální IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 7

8 Komunikační sítě-klasifikace Přenosového média: drátové, bezdrátové Směru přenosu: jednosměrné, obousměrné Možnosti současné komunikace: půl/plně duplexní Půlduplexní v jeden okamžik může vysílat pouze jedna strana Plně duplexní obě strany mohou vysílat a přijímat najednou Řízení provozu: sdílené, vyhrazené Sdílené - Data na spoji mohou být střídavě z různých datových toků, podle aktuální situace Vyhrazené Data na spoji jsou pouze z jednoho datového toku IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 8

9 Komunikační sítě-součásti Součásti sítě Uzly počítače, komunikační zařízení, propojovací místa Uživatelské (ty, ke kterým přistupuje uživatel a pomocí nichž se dostává do sítě a využívá služby (jsou typicky na konci sítě, proto též jinak koncové uzly) Komunikační (ty, jejichž funkcí je pouze řídit tok informací v síti, propojovat sítě mezi sebou a přenášet informace z jednoho spoje na druhý. Jde o tzv. mezilehlé uzly) Spoje - vazby, trasy, které uzly propojují IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 9

10 Komunikační sítě Komunikační sít jako systém se skládá z komunikačního podsystému na nějž jsou připojeny uživatelské uzly Přenáší různé druhy informace Hlas Data Video a další Zajišťují různým způsobem služby (viz. dále) Jejich služby jsou různým způsobem využívány (dle vnitřní struktury a principů činností sítě) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 10

11 Příklady komunikačních sítí Síť Veřejná/ Neveřejná Globální/ Lokální Analogová /Digitální Drátová/ Bezdrátová Obousm./ Jednosměr Telefonní Veř G A->Digi Drát Obou TV kabelová Ne L->R Analog Drát Jedno TV a rozhlasová Veř R->G Analog Bezdrát Jedno GSM Veř G Digital Bezdrát Obou Počítačová Veř,Ne L,R,G Digital Drát,Be Obou Globalita X Interoperabilita některé technologie jsou na celém světě, ale nemohou vzájemně snadno spolupracovat (např. rozdílné frekvence v GSM) Trend vývoje od lokálních sítí k větším, propojeným a integrovaným celkům Univerzalita počítačových sítí vhodné pro konvergenci technologií a médií IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 11

12 Komunikační služby Komunikační služba: uspokojování potřeb uživatelů sítě, tak jak se uživatelům jeví (tj. pohled uživatele ) Funkce (vlastní obsah služby) Kvalita (řada charakteristik dosažitelnost, spolehlivost, ) Cena za využívání služby (v různé struktuře, úměrná funkci a kvalitě) Základní komunikační služba: služba, pro kterou byla síť zřízena (bez nadstaveb) Nejčastěji jde o přenos informací sítí mezi koncovými body Poskytuje ji každá síť IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 12

13 Komunikační služby Nad základní službou lze vytvořit služby pokročilé (služby s přidanou hodnotou), např. (pro sítě GSM, JTS): Zobrazení čísla volajícího Služba hlasové schránky v případě nedostupnosti uživatele (zanechání vzkazu) Pokročilá služba využívá službu základní (je na ní postavena) Uživatele zajímají především pokročilé služby (resp. jejich výstupy) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 13

14 Komunikační služby Vlastnosti a základní výhody komunikačních služeb: Propojitelnost: možnost výměny informací mezi mnoha uživateli (přenos sdělení nezávislý na vzdálenosti a místu, kde informace vznikla nebo je uložena) Sdílení zdrojů sítě: využívání společných zdrojů sítě (úložiště dat, prameny informací, výpočetní kapacity, místa poskytování jiných služeb ) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 14

15 Základní komunikační služba Členění dle pravidelnosti provozu (dle charakteru řízení provozu časovačem, nehledíme na to, jak se přenosový kanál sestavil) Synchronní Asynchronní Členění dle charakteru komunikace (spojení) mezi účastníky Se stálým spojením Bez ustaveného spojení IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 15

16 Základní komunikační služba Synchronní (konstantní přenosová rychlost a zpoždění) Data jsou přijímána a odesílána v pevných a stálých intervalech. Přenos je řízen na obou koncích časovačem, který zaručuje pravidelné vysílání a příjem dat v nezměněném pořadí. Používá se tam, kde je potřeba konstantní datový tok a přísun dat, např. telefonní hovor. Lze použít takové přenosové technologie, které synchronnost zaručují samy o sobě, nebo použít pomocné mechanismy, např. vyrovnávací paměť, do které se informace přijímají nepravidelně, ale uvolňují je pravidelně. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 16

17 Základní komunikační služba Asynchronní (proměnlivá přenosová rychlost a zpoždění) nepravidelný provoz na síti není řízen časovačem, ale jinými událostmi. Rychlost závisí na okamžitých podmínkách. Asynchronní přenos je typický pro sdílené sítě, kde se souběžně přenáší více datových toků, přičemž pro jejich současný přenos nemusí být k dispozici kapacita a je potřeba některá data zpozdit. Data také mohou cestovat různými spoji s různou dobou přepravy. Používá se pro služby, kde konstantní přenosová rychlost a zpoždění není potřeba (přenos souborů či elektronické pošty). Jeho realizace je levnější. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 17

18 Základní komunikační služba Se spojením (connection oriented) na začátku komunikace dojde k sestavení (virtuálního) přenosového kanálu, koncovým uživatelům se pak tváří jako spoj vyhrazený jen pro ně. Vysílání a příjem probíhá v nezměněném pořadí = jde o datový tok (proud). Může jít o fyzické propojení nějakých spojů (relé) nebo o virtuální trasování cesty po mezilehlých uzlech na sdílených či vyhrazených médiích. Příkladem je telefonní hovor (sestavení, průběh, rozpad cesty). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 18

19 Základní komunikační služba Bez spojení (connection less) data jsou rozdělena na části a vysílána každá část samostatně bez předchozího sestavení přenosového kanálu. Při přenosu tak může dojít k rozdílnému zacházení s každou částí a záměně pořadí. Výhoda je velká odolnost přenosu na změny v síti a snadné sdílení média mezi více datovými toky Analogie: poštovní zásilky, každá putuje samostatně IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 19

20 Základní komunikační služba Synchronní Asynchronní Se spojením Bez spojení IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 20

21 Základní komunikační služba Obě hlediska základní přenosové služby se dají kombinovat. Synchronní se spojením: pravidelnost i stálost, nejlepší co do kvality parametrů nejdražší na realizaci pro interaktivní služby, které takovéto parametry nezbytně potřebují (v čistě) hlasových sítích. malá odolnost na výpadek části spojení horší výsledky při efektivním sdílení média pro více přenosů. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 21

22 Základní komunikační služba Asynchronní bez spojení: Síť je jako celek velmi odolná Umožňuje poskytovat služby až do celé své kapacity Není garantován čas ani pořadí doručení. Není potřeba zabývat se sestavováním spojení Nutnost řídit další okamžitou cestu datové jednotky Sdílení přenosové cesty mezi řadu datových toků Nižší náklady na přenosové cesty (díky sdílení) Určena pro jednoduché datové přenosy pomocí paketů, kde nevadí nepravidelnosti ani negarantované parametry, ale je potřeba použít rychlý spoj, jehož vysoké náklady je možno sdílet IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 22

23 Základní komunikační služba Asynchronní se spojením Negarantuje časové parametry Koncovým uzlům zajistí virtuální přenosový kanál Dokáže garantovat pořadí doručení paketů a opravu chyb (např. nové poslání paketu, pokud dojde poškozen), takže se koncovým účastníkům zdá, jako kdyby byli spojeni přímým spojem bez prostředníků (nejsou). Příkladem jsou TCP pro datová spojení v Internetu pro datové přenosy vyžadující 100% přesnost a oproštění od všech specifik konkrétní síťové technologie. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 23

24 Základní komunikační služba Synchronní bez spojení Ve složitější síti je potřeba na mezilehlých prvcích rezervovat určité zdroje (paměť, kapacity spojů) pro to, aby se podařilo za každých okolností doručit data ve slíbeném časovém intervalu. Je možno využít vyrovnávacích pamětí, které vytvoří jistou pseudo-synchronnost. Využití např. v oblasti služeb přenosu hlasu po Internetu IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 24

25 Komunikační služby Příklady služeb Synchronní Asynchronní Se spojením Bez spojení Telefonní hovor v JTS Hlasové přenosy po Internetu Virtuální datový tok ve sdílené síti (např. TCP) Datový přenos pomocí paketů IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 25

26 Subjekty služeb Uživatel Poskytovatel připojení Poskytovatel služby Poskytovatel obsahu Náklady uživatele = Náklady na zařízení + Připojení ke službě + využívání služby server IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 26

27 Subjekty služeb Uživatel je subjekt, jehož přání jsou plněna a který má ze služeb nějaký prospěch. Ten také obvykle hradí veškeré náklady služby a v nějakém poměru platí mezi různé druhy poskytovatelů alias providerů. Poskytovatel připojení, který poskytuje základní službu spojení a přenos po něm. Jde o dráty s možností přenášet po nich libovolný obsah. Poskytovatel služby využívá přenosovou trasu využije k nabízení aplikace: třeba vyhledávače v databázi, aplikační server, úložiště, výpočetní zdroje (procesorový výkon) apod. Poskytovatel obsahu ten, kdo plní služby a přenosy smysluplnými daty, které může uživatel využít. Jde třeba o obsah databází, obrázky či fotografie, filmy, multimediální obsah, texty, elektronické knihy, televizní či rozhlasové vysílání a podobně. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 27

28 Subjekty služeb Striktní rozdělení subjektů vždy v praxi neplatí. Např. poskytovatel připojení může být i poskytovatelem služby ( příp. i poskytovatelem obsahu). Někdy se může stát zdrojem ekonomického nátlaku v případě monopolní situace na trhu ( bundlování za méně výhodných podmínek než další poskytovatelé služeb). Náklady za využití služby lze vedle rozdělení na jednotlivé poskytovatele sledovat i tak, jak je platí uživatel ve skutečnosti: pevné náklady na začátku poplatky za užití služby (např. dle času, dle objemu). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 28

29 Komunikační služby - členění Základním je členění dle druhu přenášené informace (obsahu) na: Hovorové služby Textové Obrazové Datové Multimediální Každý druh informace má určité požadavky na přenos, na kvalitu základní služby QoS (Quality of Service) Viz téma č. 1 IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 29

30 Komunikační služby - členění Distribuční služby (jednosměrné, příjemce službu přímo neovlivňuje) TV nebo rozhlasové vysílání Interaktivní služby (obousměrné, příjemce do služby zasahuje) Konverzační služby interaktivní a v reálném čase (realtime chat, vzdálený rozhovor, telefonní hovor, videokonference). Služby výměny zpráv (souborů, obrázků ) ne v reálném čase, přesto silně interaktivní charakter (elektronická pošta, off-line diskusní skupiny a podobně). Vyhledávací a dotazovací služby - odpovědi z databází a rešeršních systémů Kombinované (např. WWW) a další, vznikají stále nové IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 30

31 Počítačové sítě Jsou zvláštním případem komunikační sítě, kdy typickým koncovým zařízením sítě je počítač Členění sítí dle: Rozlehlosti Způsobu přenosu Délky přenášených jednotek Topologie Druhu komunikačního podsystému Vztahu mezi uživatelem a provozovatelem sítě Základní komunikační funkce (účelu) sítě IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 31

32 Počítačové sítě - rozlehlost LAN Local Area Network v rámci budovy, souboru budov nebo tzv. kampusu MAN Metropolitan Area Network v rámci města, souměstí, typicky vlastní nebo pronajaté spoje s vlastním řízením celé sítě WAN Wide Area Network všude, k použití, tam kde se nevyplatí stavět LAN nebo MAN, hlavní charakteristikou bývá cizí vlastnictví a pouze pronájem přenosové služby Někdy je WAN (např. pronajatá pevná linka od Telecomu) na 0,5 kilometru a oproti tomu MAN postavený vlastními silami na 50 kilometrů je potřeba vzít v úvahu všechny charakteristiky, zejména vlastnictví. Srovnání přenosových rychlostí všech tří druhů sítí, hodně ale záleží na finanční náročnosti: Pro stejnou rychlost jsou LANy nejlevnější, MANy o málo dražší a WANy nejdražší (vzdálenost a útlum signálu už hraje velkou roli) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 32

33 Počítačové sítě - rozlehlost LAN MAN WAN Rozsah řádově jednotky km km bez omezení Přenosová rychlost až desítky Gb/s (laciné zařízení) až desítky Gb/s (dražší zařízení) až desítky Gb/s (drahé zařízení) Vlastnictví uživatele ano často ano ne Topologie pravidelná méně pravidelná nepravidelná Četnost chyb nízká nízká relativně vyšší Broadcast ANO ANO, omezenější možnosti NE, existuje multicast Směrování (hledání cesty) nemusí se provádět usnadňuje řízení zásadní význam IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 33

34 Počítačové sítě další členění Dle způsobu přenosu Přepínání paketů (pomocí relativně nezávislých datových jednotek, které putují sítí samostatně, a obsahují vedle dat i řídící informace) Přepínání okruhů (přenos dat bez dalšího strukturování po připraveném okruhu (kanálu), který je v síti sestaven z dílčích spojů. Data není třeba opatřovat řídícími informacemi) Připravený kanál může garantovat určité přenosové parametry. Okruh už však nelze využít pro další přenosy, protože je vyhrazen. Dle délky přenášených jednotek Po částech proměnné délky (Ethernetové rámce nebo IP pakety) Po částech pevné délky (ATM buňky) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 34

35 Počítačové sítě Rozdíl mezi pojetím členění: Pakety X Okruhy (technologické pojetí ukazuje jak funguje infrastruktura) Spojením X Bez spojení (aplikační - ukazuje, jak se síť tváří aplikacím nebo vyšším vrstvám viz dále) Službu se spojením lze realizovat jak na sítích s přepínáním paketů, tak s přepínáním okruhů V prvním případě se pakety číslují a v cílové stanici srovnávají dle správného pořadí, přičemž se čeká na ty opozdilé a případně se žádá o opakování vysílání paketů ztracených. V druhém případě služba se spojením funguje už z technologické podstaty přepínání okruhů. Službu bez spojení lze realizovat analogicky IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 35

36 Počítačové sítě vztah Členění dle vztahu provozovatele a uživatele Veřejné sítě dostupné všem uživatelům Neveřejné sítě nejsou dostupné všem uživatelům. Jejich zvláštním případem jsou aplikačně orientované sítě, vyhrazené pouze uživatelům určité aplikace (např. bankovní síť SWIFT) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 36

37 Počítačové sítě vztah Specifické druhy sítí VPN (Virtual private network) -se pro jejího uživatele tváří jako soukromá a vyhrazená síť, je však postavena v levnějších veřejných sítích (část jejich kapacity se vyhradí pro tento účel a přenášená data se šifrují, takže nevadí, že někde putují společně s jinými daty). Podniková -síť sloužící pro plnění podnikových cílů (souvisejících s předmětem podnikání, např. pomocí služby typu Intranet, portál a podobně) viz kapitola 1. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 37

38 Aplikační architektury na sítích C/S (1) Architektura Client/Server s centralizovaným serverem Stanice (proces) serveru poskytuje určitou službu pro na něj připojené stanice (procesy) klientů. Jednotlivé stanice jsou propojeny sítí (LAN, WAN) a mají předem určenu funkci tj. stanice klientů či stanice serveru. Komunikaci může vyvolat vždy jen stanice (proces) klienta. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 38

39 Aplikační architektury na sítích C/S (2) Nejčastěji (zejména na Internetu) se využívá víceúrovňová C/S architektura s lehkým klientem V této architektuře: Klient zajišťuje pouze prezentaci a komunikaci se serverem Server je dále rozdělen do následujících částí: Front-end aplikační server SW produkt zajištující oboustrannou komunikaci aplikace s klientem SW aplikace (typicky vlastní) DB server SW produkt zajištující práci aplikace s daty v DB Příklad: Webové aplikace (Internet), typické aplikace na LANu IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 39

40 Aplikační architektury na sítích C/S (3) klient klient Přenosová síť: Frontend server (např. Web) LAN WAN Internet server Aplikační server klient klient klient Schéma: centralizovaný server Databázový server struktura serveru IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 40

41 Aplikační architektury na sítích P2P (1) Architektura peer-to-peer (rovný s rovným, P2P, s distribuovaným serverem) V této architektuře jsou si všechny stanice rovny. Stanice jsou propojeny sítí (LAN, WAN) a každá stanice může plnit funkci klienta a/nebo serveru. Komunikaci může zahájit libovolná stanice. Každá stanice může určit, které ze svých zdrojů (tj. HW výkon procesoru, SW aplikaci, data - soubory, DB) nabídne k využívání dalším účastníkům (jako prostředky serveru ). Příklady: LAN (vytvořená ve Windows), Internet (Napster, Gnutella) Nedostatky architektury: zejména nízká bezpečnost IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 41

42 Aplikační architektury na sítích P2P (2) klient klient/server (tiskárna) Přenosová síť: LAN WAN Internet klient/server (disk) server (adresář) klient/ server (CPU) klient klient/server (disk) Schéma: P2P distribuovaný server IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 42

43 Počítačové sítě - topologie Topologie: rozložení spojů a uzlů v síti, způsob jejich propojení Její zobrazení je mapa sítě zobrazující přenosové cesty (spoje) v síti a uzly k nim připojené Důležité odlišit topologie: Fyzická jak jsou uzly propojeny spoji Logická jak putují data sítí IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 43

44 Počítačové sítě - topologie Z nákladových důvodů není vhodné budovat spoje každý uzel s každým potřeba N*(N- 1)/2 spojů Výhodnější je řešit komunikaci přes jiné uzly po stávajících dvoubodových spojích s využitím sdružování datových toků Sběrnicová: společné prostředí, jedno médium, kam všichni vysílají informace a kde všichni poslouchají všichni na jednom dlouhém drátu s odbočkami nebo všichni v éteru u bezdrátových sítí. Potřeba řízení přístupu do tohoto prostředí k tomuto mediu. Úplně polygonální Full Mesh Částečně polygonální Partial Mesh Sběrnicová Bus IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 44

45 Počítačové sítě - topologie Kruhová: vždy dvě nezávislé cesty z jakéhokoliv bodu do jiného velká odolnost Hvězdicová a stromová jsou podobné (zvláště ve své rozšířené extended variantě). Se stromovou se lze setkat u strukturované kabeláže, kde se postupně sdružují datové toky od listových uzlů pomocí určitých komunikačních prvků až k centrálnímu bodu Hvězdicová Star/Extended star Kruhová Ring Stromová Tree/Extended Tree IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 45

46 Počítačové sítě - topologie Fyzická - dána propojením uzlů spoji v síti Logická -odpovídá způsobu předávání dat v síti Příklad: fyzická topologie hvězda (spoje bod bod propojené centrálním uzlem) může mít logickou topologii: Bod bod: když centrální uzel pošle data od vysílacího uzlu pouze adresovanému uzlu Sběrnice: když centrální uzel pošle data od vysílacího uzlu všem připojeným uzlům IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 46

47 Počítačové sítě komunikační podsystém Komunikační podsystém počítačové sítě je způsob uspořádání vnitřku sítě, který má na starosti základní přenosovou službu Komunikační podsystém se může skládat ze dvou druhů propojení: A/ Dvoubodový spoj B/ Společný komunikační kanál Kombinací propojení druhů A a B získáme celý komunikační podsystém počítačové sítě IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 47

48 Počítačové sítě komunikační podsystém ad A/ Dvoubodový vyhrazený spoj (point-to-point) Základní spoj, provoz ovlivňují a řídí pouze dvě připojené stanice Systém tvořený kombinací dvoubodových spojů Typický pro sítě WAN Typická neúplná polygonální topologie(z cenových důvodů), doplněná případnými dalšími spoji pro případ řešení poruchy některého spoje (záloha) Komunikující uživatelské uzly nejsou tedy spojeny přímo (jedním spojem), ale nepřímo prostřednictvím dalších uzlů. Je použit způsob přenosu ulož a pošli (store and forward). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 48

49 Počítačové sítě komunikační podsystém ad B/ Společný (sdílený) komunikační kanál (multipoint) Data jsou vysílána do společného komunikačního prostředí, kde naslouchají okolní komunikující stanice (např. koaxiální kabel, frekvenční spektrum v atmosféře) Typický pro sítě LAN, satelitní komunikaci, radiotelefonní sítě (GSM) Nejčastěji topologie symetrická, jednodušší než výše sběrnicová, kruhová, hvězdicová Uživatelské uzly komunikují tak, že vysílací uzel pošle zprávu na sdílený kanál (společné komunikační přístupné v principu všem uzlům dle použitého algoritmu řízení přístupu ke kanálu) a adresát si ji z něj přečte. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 49

50 Počítačové sítě komunikační podsystém Příklad realizace sdíleného komunikačního kanálu: Sdílené médium Koaxiální kabel Frekvenční spektrum v atmosféře IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 50

51 Počítačové sítě komunikační podsystém Ke společnému komunikačními kanálu je vždy potřeba realizovat řízení přístupu (rozdělování času a přenosové kapacity jednotlivým stanicím). Metody přiřazení přístupu k médiu: Náhodný přístup všechny stanice soupeří o získání přístupu (např. metoda CSMA/CD) A priorní (determinovaný) přiřazení přístupu. Každé stanici jsou předem stanoveny podmínky přístupu (použité např. v sítích Token ring) Přiřazení přístupu v okamžiku potřeby stanice (VSAT, některé radio-telefonní sítě) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 51

52 Počítačové sítě dle účelu Dle základní komunikační funkce (účelu sítě) na: Přístupové sítě (k vlastním sítím ) Vlastní počítačové sítě (LAN, MAN,WAN) Páteřní sítě (spojující vlastní sítě ) Transportní sítě (rozsáhlé páteřní sítě na území státu a větším) Ve směru od přístupových sítí obvykle rozsahy sítí (v km) a jejich přenosové rychlosti rostou. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 52

53 Stavební prvky sítě Z čeho se skládá síť: Uzly (počítače, řídící komunikační prvky) Spoje Hlavní problém: Jak propojit uzly spoji a jak zajistit fungování toku dat mezi uzly v síti tak, aby informace dorazily na správné místo Základní prvky - vyhrazená (druh A) a sdílená (druh B) přenosová média (=spoje) - lze skládat pomocí speciálních komunikačních uzlů. Spoje mezi těmito uzly umožňují sdružovat datové toky z různých koncových uzlů. Komunikační uzly mají rozhraní do více spojů (do více sítí). Tyto uzly mají určitou představu o svém okolí. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 53

54 Stavební prvky sítě Způsob propojení uzlů pak určí výslednou topologii celé sítě. Legenda: Dvoubodový spoj (A) Sdílené médium (B) Komunikační uzly, například: Brána (gateway), směrovač (router), přepínač (switch), můstek (bridge) Koncové, uživatelské uzly IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 54

55 Řízení komunikace v síti Provoz v síti je potřeba určitým způsobem řídit (standardizovaně, uzly se musí domluvit). Řízení komunikace: souhrn řídících činností nutných pro to, aby komunikace mezi uzly probíhala správně a s požadovanou kvalitou. Adresování a pojmenování uzlů (vhodný způsob určení) Hledání cesty k cíli (tzv. směrování) Úprava rychlosti přenášených dat (aby se některé části sítě nemohly přetížit), oprava chyb (pokud se data při přenosu poškodí) Zabezpečení (před zneužitím dat) a další IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 55

56 Řízení komunikace v síti Síť musí realizovat řídící mechanismy sama pro koncového uživatele (aplikaci) to musí být zcela transparentní např. u telefonního hovoru uživatelé neřeší postupy sestavování cesty, rezervaci okruhů apod. Řízení je implementované v příslušných stanicích a aktivních prvcích sítě a je realizované pomocí výměny stavových, kontrolních a adresových údajů mezi stanicemi (vedle vlastních přenášených dat) Jde například o adresy jednotlivých uzlů, kontrolní součty (zdali se data během přenosu nepoškodila), informace o stavu linky a okolních trasách, typu přenášených dat a podobně IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 56

57 Řízení komunikace v síti Ve velkých sítích nemusí být řízení zcela jednoduché => Je vhodné rozložit řízení komunikace v síti na menší celky, které by se snadno navrhovaly a snadno nahradily (v případě potřeby) jinými. To vede ke struktuře řízení komunikace v síti, kterou označujeme jako síťovou architekturu. příklad analogie k síťové architektuře viz. dále IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 57

58 Řízení komunikace příklad 1/6 Rozložení řízení komunikace existuje i mimo oblast počítačových sítí. Příklad: řízení telefonického hovoru dvou ředitelů vzdálených podniků (analogie k uzlům sítě). Řízení komunikace je rozděleno na 4 menší celky (analogie k vrstvám modelu řízení komunikace v síti) hierarchicky uspořádané - tj. ředitel, sekretářka, spojovatelka, telefonní přístroj. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 58

59 Řízení komunikace příklad 2/6 Ředitel Sekretářka Spojovatelka Telefon Firma A s.r.o. Ředitel Sekretářka Spojovatelka Telefon Firma B a.s. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 59

60 Řízení komunikace příklad 3/6 Ředitel A chce telefonicky s ředitelem B domluvit obchod. Aby se nemusel zdržovat detaily s telefonováním jeho úkoly jsou strategické, ne rutinní, obrátí se na sekretářku domluvte mi telefonát s ředitelem B. Sekretářka vede řediteli administrativu, vyhledá kontakty, najde telefonní číslo, vhodnou dobu hovoru apod. a obrátí se na spojovatelku kontaktujte mě s tímhle číslem sekretářky v B. Spojovatelka nic neví o obchodu, kontaktech sekretářky apod. pouze splní jednoduchý úkol a přepojí hovor na zadané číslo. To provede tak, že využije služeb telefonu. Ten se přes telefonní síť spojí s telefonem ve firmě B a další obsah komunikace ho nezajímá. Pokračování IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 60

61 Řízení komunikace příklad 4/6 Telefon zvedne spojovatelka v B, domluví se se spojovatelkou v A ohledně požadované služby (telef. spojení sekretářek z A,B, přes jaký telefon apod.) a předají hovor výše. Úloha spojovatelek sestavením komunikačního kanálu mezi sekretářkami končí. Sekretářky si už nebudou domlouvat podrobnosti telefonického přenosu (přes jaký telefon apod.), ale pouze detaily hovoru obou ředitelů (kdy mají čas). Až se dohodnou na administrativních podrobnostech předají hovor výše ředitelům. Ředitelé využijí tuto komunikační službu pouze pro domluvu informací o zamýšleném obchodu, nebudou řešit žádný z problémů kdy se domluvit, jaké mají číslo, jak sestavit spojení v ústředně, jak použít telefon toto jsou úkoly, které za ně může provést někdo jiný a jsou proto delegovány. Spolupracují vždy vrstvy na stejné úrovni. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 61

62 Řízení komunikace příklad 5/6 Výhoda strukturování do vrstev: pokud by např. ředitelé dělali vše (=jen jedna vrstva) pak by všechny funkce byly složitěji uchopitelné, řešitelné, automatizovatelné, nahraditelné, porovnatelné u složitých komunikačních systémů by velmi narůstala komplexita V každé firmě (analogie - komunikačním systému) to může být trošku jinak (např. spojovatelka/sekretářka je někde jedna osoba, někde dvě) Nicméně pokud lze oblasti funkčně rozeznat a oddělit, není problém v hladké spolupráci. Totéž v sítích konkrétní komunikační řešení může být jiné, ale pokud lze funkce zobrazit stejným modelem, mohou pak spolupracovat na základě funkční podobnosti a standardizovaných vstupně/výstupních rozhraní. Bezproblémová nahraditelnost IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 62

63 Řízení komunikace příklad 6/6 V příkladu, i obecně v řízení v počítačové sítí platí: Přímo spolupracují jen sousední vrstvy Vrstva poskytuje služby jen nejbližší vyšší vrstvě Pro každou vrstvu jsou stanovena pravidla, jak se mají účastníci vrstvy dorozumívat. Účelem těchto pravidel je: Strukturalizace řízení komunikace ( každá vrstva má svoje funkce a pravidla pro jejich provádění obdoba protokolu v síti) Snadná výměna účastníků (=vrstev) znalých těchto pravidel (obdoba jiného řešení stejného protokolu v počítačové síti). Pojem síťový protokol viz slide 70 IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 63

64 Struktura síťových služeb 1/3 Sítová služba z implementačního pohledu: posloupnost provedení dílčích akcí na zdrojích sítě za účasti komunikujících uzlů Služba je typicky implementována jako složitý program je vhodné jej rozdělit na jednodušší části moduly Moduly označené jako vrstvy jsou vertikálně hierarchicky uspořádány (nad sebou) Každý modul/vrstva má určenu funkci a rozhranní k navazujícím modulům Vyšší vrstva vždy spoléhá na vrstvu nižší, že pro ni zajistí určitou (pod)službu, o kterou se nemusí starat. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 64

65 Struktura síťových služeb 2/3 Síťová služba se tak rozpadne do jednodušších služeb implementovaných příslušnými programovými moduly. Ty představují vrstvy (v modelu a v architektuře viz dále). Výhody Moduly lze tvořit nezávisle Lze znovu používat již napsané moduly (kód) Mohou spolupracovat moduly od různých autorů V případě potřeby lze upravit/nahradit pouze jeden modul bez ovlivnění zbytku služby Tvorba celého systému najednou by jinak byla velmi náročná a velmi těžko upravitelná. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 65

66 Struktura síťových služeb 3/3 Výše naznačený způsob rozdělení služeb na jednodušší a struktura programových modulů, které je realizují, je také síťová architektura. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 66

67 Síťová architektura - shrnutí Síťovou architekturou tedy v úplnosti rozumíme (viz. výše): Strukturu řízení komunikace v síti. Rozložení sítových služeb na jednodušší služby. Strukturu softwarových modulů zajišťujících komunikaci, její řízení a příslušné služby. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 67

68 Síťová architektura Síťovou architekturu lze zobrazit v modelu, využívajícím hierarchicky uspořádané vrstvy. Dále uvedeme dva nejčastěji využívané modely RM OSI a model TCP/IP (Department of Defence, DoD). Síťovou architekturu konkrétní sítě vyjádříme tak, že do modelu doplníme protokoly jednotlivých vrstev využívané v této síti. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 68

69 Protokol Protokol je: Soubor pravidel a formátů pro řízení komunikace Funkční a datové vstupně/výstupní rozhraní (formáty dat, povelů, identifikátorů a odpovědí) Protokol jakožto soubor pravidel definuje: Syntax (formát dat) Sémantiku (význam informací pro řízení komunikace, koordinaci a obsluhu chyb) Časování (přizpůsobení rychlosti komunikujících prvků, časové posloupnosti) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 69

70 RM OSI úvod RM OSI - Open Systems Interconnection Reference Model, vypracován v ISO (1979 a 1983) jako standard ISO 7498 Týká se propojování otevřených systémů, tj. systémů které splňují při komunikaci s jinými systémy standardy OSI. Má 7 hierarchicky uspořádaných vrstev. Popisuje komunikaci aplikačních procesů (aplikací) tj. část otevřeného systému - které jsou umístěny nad nejvyšší sedmou vrstvou modelu. Hierarchické uspořádání odpovídá tomu, že služby vyšších vrstev využívají jednodušších služeb nižších vrstev a tomu, že fyzická komunikace probíhá od vyšších vrstev k nižším Protokoly nejsou součástí modelu. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 70

71 RM OSI proč? (1) Nejpoužívanější model, univerzální, má rozumné rozdělení všech funkcí sítě do 7 vrstev. Dá se aplikovat na každý komunikační systém. Základ jakékoli diskuse, výkladu nebo řešení složitějšího problému počítačových sítí Definuje všechny potřebné pojmy a je univerzální Nutný pro každého, kdo se pohybuje v jakékoli oblasti síťové problematiky, velmi usnadňuje porozumění různým pojetím a diskuze s odborníky pracujícími s různými technologiemi Setkat se s ním lze i mimo úzce technickou oblast např. v nabídce produktů, marketingových srovnáních apod. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 71

72 RM OSI proč? (2) RM OSI velmi usnadňuje Chápání oblasti sítí (pro studenty, obchodníky, techniky) Návrh, stavbu a řízení sítě Výuku síťové problematiky Spolupráci a propojování různých technologií (od různých výrobců) Využívání rychlého vývoje technologií (stačí nahrazovat jen určité oblasti - vrstvy) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 72

73 RM OSI - vrstvy Vrstva je ohraničená koncepční oblast, realizující mezi horním a dolním logickým rozhraním jednu nebo více funkcí. Vrstva má vazby (rozhraní) na okolní vrstvy. Vykonává služby pro vyšší vrstvu a požaduje služby po vrstvě nižší spoléhá se na ní, že je zajistí a nemusí se o ně starat. Každá vrstva má svůj: Účel (oblast komunikace, kterou řeší) Funkce (vykonávané v dané vrstvě) Služby (poskytované vyšší vrstvě) 7. Aplikační 6. Prezentační 5. Relační 4. Transportní 3. Síťová 2. Spojová 1. Fyzická IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 73

74 RM OSI funkce vrstev 7. Poskytuje standardní služby sítě aplikacím a uživatelům (pošta, přenos souborů, web stránky, vzdálený přístup, ). 6. Transformace dat - formátování, komprese a šifrování dat 5. Navázání, udržování a ukončování spojení a konverzace koncových uživatelů. 4. (Spolehlivý) přenos mezi koncovými programy (uživateli, procesy) v koncových uzlech. Odděluje požadavky vyšších vrstev od přenosových technologií. 3. (Spolehlivý) přenos paketů mezi koncovými uzly sítě (tam, kde není přímé spojení - přes mezilehlé uzly). Zajišťuje směrování a adresování v síti. 2. Přenos datových rámců po dvou a vícebodovém spoji, řízení přístupu k mediu. 1. Přenos nestrukturovaného bitového toku do/z přenosového média ( vysílání a příjem signálů do/z média). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 74

75 RM OSI - uzly v síti V síti jsou dva druhy uzlů (stanic) Koncové, uživatelské uzly (mají pouze 1 rozhraní, obsahují vrstvy 1-7) viz obr. A Aktivní mezilehlé uzly (tzv. komunikační uzly, mají více rozhraní, obsahují typicky pouze vrstvy 1-3 nebo 4). Ty vytvářejí komunikační podsystém sítě (viz výše a obrázek B). Dle přenosové technologie (frame relay) a druhu zařízení (můstek v LAN) může být v zařízení realizována jen 1. a 2. nebo i jen 1. vrstva. Síťové rozhraní (network interface) hranice a přístupová cesta mezi spojem a komunikačním uzlem (např. síťová karta) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 75

76 RM OSI - služby vrstev zajišťují uživatelsky orientované služby realizovány jen v koncových uzlech neřeší přenosové záležitosti, ale pro přenos připravují a řídí data zajišťují přenosové služby přičemž 4. vrstva je již na síti nezávislá a je realizována jen v koncových uzlech IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 76

77 RM OSI - služby vrstev 2 V typickém případě, kdy je komunikační podsíť (síť) provozována provozovatelem sítě a uživatelské uzly ( hosts ) jsou provozovány uživateli, definují služby zajišťované síťovou vrstvou služby zajišťované provozovatelem sítě pro uživatele. Služby zajišťované 5 a 6. vrstvou jsou tzv. úzké, někdy se vypouští. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 77

78 RM OSI postupy 1 Každá vrstva nabízí bezprostředně vyšší vrstvě služby a při tom před ní zakrývá podrobnosti o jejich implementaci Mezi každou dvojicí sousedních vrstev je definováno rozhraní, které definuje operace a služby, které poskytuje nižší vrstva vyšší vrstvě. Vrstva n v jednom uzlu (vysílač) konverzuje s vrstvou n v jiném uzlu (přijímač). Pravidla a konvence této komunikace se označují jako protokol vrstvy n. Výše uvedená komunikace mezi stejnými vrstvami se označuje jako virtuální komunikace. Při ní si vrstvy vyměňují informační jednotky PDU (Protocol Data Unit). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 78

79 RM OSI postupy 2 PDU dané vrstvy obsahuje data a záhlaví dané vrstvy. Ve vysílacím uzlu přidá každá vrstva před předáním PDU do nižší vrstvy na začátek svého PDU svoje záhlaví (viz obr. A). To obsahuje řídící informace, které jsou nutné pro spolupráci daných vrstev ve vysílacím a přijímacím uzlu. Například záhlaví 4. vrstvy obsahuje adresu procesu v uzlu přijímače (SAP), pořadové číslo TPDU (pro 4. vrstvu přijímače), kontrolní znak. Ve skutečnosti ( fyzicky ) se ale přímo mezi stejnými vrstvami (n) v obou uzlech nepřenášejí žádné informace. Každá vrstva předává PDU fyzicky bezprostředně nižší vrstvě v daném uzlu fyzická komunikace. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 79

80 RM OSI obrázek A Aplikace A data Aplikace B 7. Aplikační AH data 7. Aplikační 6. Prezentační PH AH data 6. Prezentační 5. Relační RH PH AH data 5. Relační 4. Transportní TH RH PH AH data 4. Transportní 3. Síťová NH TH RH PH AH data 3. Síťová 2. Spojová LH NH TH RH PH AH data 2. Spojová 1. Fyzická bity 1. Fyzická Přenosová cesta - médium IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 80

81 RM OSI postupy 3 Záhlaví zvyšují objem, který se přenáší sítí, nad rámec uživatelských dat. Některé uzly mohou před vysláním PDU do nižší vrstvy provést její rozdělení (fragmentaci) na kratší úseky, jak odpovídá požadavkům této nižší vrstvy. Například maximální délka paketu v 3. vrstvě V přijímacím uzlu se provádí po přijetí opačný proces skládání zprávy. Vlastní komunikace uzlů se provádí přenosovým médiem, které je pod vrstvou 1. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 81

82 RM OSI postupy 4 Vrstva 7. Aplikační (Application) 6. Prezentační (Presentation) 5. Relační (Sesssion) 4. Transportní (Transport) 3. Síťová (Network) 2. Spojová (Data-link) 1. Fyzická (Physical) Název PDU APDU PPDU RPDU Segment Paket Rámec Nemá, jen bity IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 82

83 RM OSI postupy 5 Ve vysílacím i přijímacím uzlu (označených jednoznačnými sítovými adresami) může probíhat více aplikací označených specifickými čísly SAP (Service Access Point). Při zahájení komunikace se uzly (prostřednictvím PDU) domluví, který SAP ve vysílacím komunikuje s kterým SAP v přijímacím uzlu. V sítích WAN, které pracují s komunikačním podsystémem síťového typu, se využívají mezilehlé komunikační uzly (viz obr B). Ty mají implementovány pouze 3 nejnižší vrstvy. Přičemž sloupce vrstev 1 a 2 jsou obecně dva nezávislé (tři vrstvy jsou poplatné době vzniku přenos paketů ve WAN.) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 83

84 RM OSI - B 7. Aplikační Aplikační protokol 7. Aplikační rozhraní 6. Prezentační Prezentační protokol 6. Prezentační Uživatelská stanice A 5. Relační 4. Transportní 3. Síťová Relační protokol Transportní protokol Komunik. uzel 1 Komunik. uzel 2 3. Síťová 3. Síťová 5. Relační 4. Transportní 3. Síťová Uživatelská stanice B 2. Spojová 2. Spojová 2. Spojová 2. Spojová 1. Fyzická 1. Fyzická 1. Fyzická 1. Fyzická médium 1 médium 2 médium 3 Oddělení 1. a 2. vrstvy pro každou síť v komunikačních uzlech může jít o jiná média IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 84

85 IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 85

86 RM OSI zhodnocení Východiska 7 vrstev, vrstvy 5 a 6 úzké. Současný stav: Model jasně definuje všechny potřebné formy, je univerzální tj. použitelný pro vyjádření různých architektur. Jedním z důvodů tohoto faktu je i to, že model byl navržen dříve než byly specifikovány protokoly (na rozdíl od TCP/IP). Závěr: RM OSI je v současnosti široce používán. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 86

87 Protokoly pro model OSI - zhodnocení Snaha specifikovat protokoly co nejširší (co nejvíce vlastností na rozdíl od TCP/IP). Standardizace de jure zdlouhavá. Implementace protokolů podmnožiny specifikace =>implementace často nekompatibilní. Zajišťování spolehlivých služeb v každé vrstvě. Propojování sítí řešeno dodatečně (na rozdíl od TCP/IP). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 87

88 Protokoly pro model OSI - zhodnocení Zdroje protokolů organizace OSI, ITU, IEEE. Současný stav: Protokoly se (na rozdíl od RM) v praxi až na výjimky nevyužívají (příliš široké, odtržené do praxe). Výjimky například X.400, X.500, IEEE LANy IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 88

89 Model TCP/IP - 1 Společné s RM OSI zejména: Koncept hierarchických vrstev i řada postupů (záhlaví, PDU apod.) Podobné funkce vrstev sítové a transportní Obdobné členění na vrstvy pro přenosové služby a pro služby uživatelsky orientované IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 89

90 Model TCP/IP - 2 Rozdílné od RM OSI: Nejdříve byly vytvořeny protokoly a model až následně => model TCP/IP je vhodný v zásadě pouze pro protokoly TCP/IP, obtížně v něm lze vyjádřit jinou architekturu Pouze 4 vrstvy Nejnižší vrstva síťové rozhraní, která umožní pod síťovou vrstvou využívat různé přenosové technologie (nejsou konkretizovány). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 90

91 Model TCP/IP - 3 Aplikační vrstva zajišťuje dle potřeby dané aplikace též úzké služby vrstev RM 5 a 6 které využívají je některé aplikace. Model se označuje někdy též jako DoD model (Department of Defence - Arpanet). IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 91

92 Model TCP/IP (v. RM OSI) 7. Aplikační Aplikační 6. Prezentační 5. Relační 4. Transportní Transportní 3. Síťová Síťová 2. Spojová Síťového rozhraní 1. Fyzická OSI TCP/IP (DoD) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 92

93 Protokoly pro model TCP/IP Snaha specifikovat protokoly co nejužší, tj. se střídmým a potřebným počtem vlastností => protokoly snadněji implementovatelné než složitější protokoly OSI Návrh nového protokolu musí být doprovázen jeho praktickou implementací Protokoly aplikační vrstvy se často distribuují jako samostatné programové moduly, takže implementačně není jejich integrace problém Protokoly se někdy označují jako protokoly rodiny TCP/IP. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 93

94 Protokoly pro model TCP/IP Základními protokoly TCP a IP (1974 Arpanet, od 1983 jediné oficiální protokoly Arpanetu). V IP zohledněno propojování sítí (zatímco v OSI řešeno dodatečně). Řešení spolehlivosti služeb (rozdíl od OSI): IP je protokol nespolehlivý, předost dostala jeho odolnost proti výpadku části sítě (datagramové přenosy). Aplikace vyžadující spolehlivý přenos mohou využít protokol TCP zajištující spolehlivou službu IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 94

95 Protokoly pro model TCP/IP Specifikace standardů v RFC (IETF) de facto, přesto důsledně dodržovány 3. vrstva: IP (Internet Protocol); síťová adresa (32 bitů) IP - nepotvrzovaná služba bez spojení (IPv4, nové IPv6) 4. vrstva: TCP (Transmission Control Protocol), UDP; port (16 bitů) TCP potvrzovaná služba se spojením UDP nepotvrzovaná služba bez spojení Snadné propojování sítí (Internetworking) a odolnost při změně topologie, náročnější směrování Nevýhody IPv4 (25 let provozu) nedostatek adres a horší podpora některých doplňkových služeb IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 95

96 96 TCP, IP - PDU, záhlaví Obsah a přidávání záhlaví v TCP/IP Záhlaví a data IP paketu IT_420 Komunikační technologie a služby Záhlaví téma 2 a data TCP segmentu 96

97 Protokoly TCP, IP IP je datagramový protokol založený na hierarchickém směrování. To využívá hierarchické adresování adresa má části síť a host (v dané síti). Záhlaví TCP i záhlaví IP (verze 4) je minimálně 20 byte + volitelné doplňky. IPv6 záhlaví 40 byte pevně (delší adresy, pevná velikost zrychluje zpracování na komunikačních uzlech) IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 97

98 Protokoly pro model TCP/IP APLIKAČNÍ SNMP NNTP Telnet SSH SMTP IMAP4 POP3 HTTP FTP SCP Kerberos TACACS Radius NTP TFTP ISAKMP RTP RTSP IRC IMPP LDAP DNS RPC TRANSPORTNÍ TCP SÍŤOVÁ IP (v6) ICMP(v6) ARP RARP SÍŤOVÉHO ROZHRANÍ RSVP UDP BGP OSPF RIP E-IGRP PIM IGMP Původně bylo TCP/IP jako jeden protokol, pak se ukázalo dobré je rozdělit a ponechat pro některé aplikace i transportní službu bez spojení (UDP, přímo využívá IP a rozšiřuje ho o transportní služby číslo portu apod.) GRE AH ESP IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 98

99 Protokolová sklenice v TCP/IP IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 99

100 OSI versus TCP/IP Model RM OSI je stále východiskem k problematice architektury počítačových sítí, protokoly OSI se (až na výjimky) neprosadily Model TCP/IP se používá spíše jen jako mapování na RM OSI, protokoly se využívají v širokém měřítku. Jejich využití v Internetu vede k obecné konvergenci k IP IP nad vším, vše nad IP. IT_420 Komunikační technologie a služby téma 2 100