Počítačové sítě Protokoly, architektura Normalizace architektury otevřených systémů Referenční model OSI standard ISO 7498 r

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 1

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 2

Koncový systém

Vrstvová záhlaví

Data

Aplikační vrstva Prezentační vrstva Relační vrstva Transportní vrstva Síťová vrstva Vrstva datových spojů Fyzická vrstva

Data Data Data Data Data Data Signál 3

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

4


• 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) 5

7 Aplikační

Přenosové technologie a referenční model OSI B-ISDN

6 Prezentační

5 Relační

Sítě internet (Internet, intranet, extranet)

4 Transportní

Transportní

3 Síťová

Frame Relay X.25 L3

IP

2 Spojová 1 Fyzická

ISDN

RFC 1577

LLC IEEE 802.2 Eth. , IEEE 802.3

TR, IEEE 802.5

FDDI

………. .

ATM

ISDN

SLIP

HDLC LAPB

PPP

ATM V.24

X.21

SDH SONET

OSI

LAN

WAN

6

Síťové architektury a referenční model OSI Aplikace

Emulátor NETBIOS

NetWare Core Protocol

NetWare shell

RPC aplikace

NCP

Klient

SAP

RPC

SPX

IPX

Architektura NetWare SAP – Service Advertisement Protocol SPX – Sequenced Packet Exchange IPX – Internet Packet Exchange

7 Aplikační

Aplikační vrstva

6 Prezentační

Sada aplikačních protokolů

5 Relační 4 Transportní

Transportní vrstva

TCP

UDP

Síťová vrstva (IP vrstva)

3 Síťová

ICMP IGMP OSPF AR RARP

2 Spojová

Architektura TCP/IP

1 Fyzická 7

IP

Implementace vrstev RM OSI Technologická složka Typ SW Typ zařízení aplikace Služby Pro aplikační program

7 6

aplikace

User end (servery, PC…)

SW

5 4

Pro transport dat

3 2

OS HW

směrovače přepínače

1 zesilovače/tvarovače 8


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 9 (na síti)


• 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 10

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 11


• 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 12


• 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 13


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 14

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 N1

C B R1

R2 N2

N3 N4

N5 15

DATA

DATA

7

7

N1

N2

6 5 4 3

3

2 1

2 1

3 2 1

PDU

DATA

2 1

B

PDU

záhlaví vnořených protokolů……DATA …………….. …………….

2 1 C

DATA

A ………

2 1

B

A A

6 5 4 3

B C

C

PDU

DATA

přenosové technologie 16

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 17


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 18 (implementace skupinové MAC adresy)


• 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“ 19


• 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 20


• 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) 21


• Formát rámce HDLC Flag Adresa Řízení 8 b.

8 b.

DATA

8 b. proměnlivá délka

FCS 16 b.

Flag 8 b.

Flag – příznak začátku a konce rámce – „01111110“

• Další protokoly vrstvy datových spojů – WAN – protokoly LAP – protokol PPP – ATM 22


• 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

23


• 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) 24


• Formát rámce PPP 1 Flag 7E

1 Adresa FF

1 2 max. 1500 řízení protokol DATA 03

2 FCS

1 Flag 7E

Pole „protokol“ určuje typ protokolu, jehož PDU je v rámci zapouzdřeno • NCP – podpora několika síťových architektur architektura

typ protokolu

hodnota pole

TCP/IP

IP

0x0021

AppleTalk

DDP

0x0029

NetWare

IPX

0x0026

25


• LCP - řízení spoje LCP Link Control Protocol

PAP Password Authentication Protocol

CHAP Challenge Authentication Protocol

Navázání, dohod o konfiguraci, ukončení

0xC02 1

„Slabá“ autentizace klienta 0xC02 (heslo) 3

„Silná“ autentizace klienta 0xC22 na výzvu (šifrovaná) 3 26

• 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

5 Bytů

4 řídící bity

8 Header Error Control HEC

384 DATA

27

48 Bytů


• 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 28

ATM síť VP:VC přepínač

VP přepínač koncový ATM uzel

virtuální cesty

virtuální kanály

29

Počítačové sítě Protokoly, architektura Normalizace architektury otevřených systémů Referenční model OSI standard ISO 7498 r

Recommend Documents