Komunikácia v počítačových sieťach: Rozdiel medzi revíziami

Z Kiwiki
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
(Vytvorená stránka „Kategória:Študentské práceKategória:Diplomové práceKategória:Komunikačné siete {{Praca_uvod|2|Monitorovanie infraštruktúry siete prostredníctvom OP…“)
 
 
(Jedna medziľahlá úprava od rovnakého používateľa nie je zobrazená.)
Riadok 1: Riadok 1:
−
[[Kategória:Študentské práce]][[Kategória:Diplomové práce]][[Kategória:Komunikačné siete]]
+
[[Kategória:Študentské práce]][[Kategória:Komunikačné siete]]
−
{{Praca_uvod|2|Monitorovanie infraštruktúry siete prostredníctvom OPC klientskej aplikácie|Počítačová sieť|Komunikácia v počítačových sieťach|Manažment počítačovej siete|Návrh klientskej aplikácie pre monitorovanie počítačovej siete}}
+
{{Praca_uvod|2|Monitorovanie infraštruktúry siete prostredníctvom OPC klientskej aplikácie|Počítačová sieť|Komunikácia v počítačových sieťach|Manažment počítačovej siete|Návrh klientskej aplikácie pre monitorovanie počítačovej siete|Aplikácia OPC Monitor|Alternatívny spôsob tvorby klientskej OPC aplikácie}}
 
__TOC__
 
__TOC__
 
= =
 
= =
 +
Komunikačné siete popísané v predchádzajúcej kapitole predstavujú prenos informácií na úrovni hardvéru. Na to, aby dve sieťové zariadenia vedeli spolu komunikovať, musia používať rovnaký komunikačný protokol. To znamená, že žiadna sieť, počítačová ani priemyselná, sa nezaobíde bez použitia aspoň jedného komunikačného protokolu.
 
==Referenčný model ISO/OSI==
 
==Referenčný model ISO/OSI==
−
Model ISO/OSI definuje spôsob komunikácie v sieti medzi počítačmi. Spôsob komunikácie je rozdelený do siedmych vrstiev [4]:
+
Model ISO/OSI definuje spôsob komunikácie v sieti medzi počítačmi. Spôsob komunikácie je rozdelený do siedmych vrstiev [3]:
−
*Aplikačná vrstva (Application layer)
+
*Aplikačná vrstva (Application layer),
−
*Prezenčná vrstva (Presentation layer)
+
*Prezenčná vrstva (Presentation layer),
−
*Relačná vrstva (Session layer)
+
*Relačná vrstva (Session layer),
−
*Transportná vrstva (Transport layer)
+
*Transportná vrstva (Transport layer),
−
*Sieťová vrstva (Network layer)
+
*Sieťová vrstva (Network layer),
−
*Spojovacia vrstva (Link layer)
+
*Spojovacia vrstva (Link layer),
−
*Fyzická vrstva (Physical layer)
+
*Fyzická vrstva (Physical layer).
  
−
Uvedené vrstvy sú prevažne realizované sieťovým softvérom. Používateľ alebo aplikačný program zadá požiadavku na prenos správy. Správa prechádza postupne jednotlivými vrstvami od aplikačnej až po fyzickú a je príslušnou vrstvou spracovaná. Vrstva môže komunikovať iba zo susednou vrstvou, vyššia vrstva odovzdá správu na spracovanie nižšej vrstve. Po prenose spojovacím vedením na stanicu adresáta je správa opäť spracovaná jednotlivými vrstvami, ale v opačnom poradí, od fyzickej po aplikačnú, nižšia vrstva odovzdáva správu vyššej vrstve. [4]
+
Používateľ alebo aplikačný program zadá požiadavku na prenos správy. Správa prechádza postupne jednotlivými vrstvami od aplikačnej až po fyzickú a je príslušnou vrstvou spracovaná. Vrstva môže komunikovať iba zo susednou vrstvou, vyššia vrstva odovzdá správu na spracovanie nižšej vrstve. Po prenose spojovacím vedením na stanicu adresáta je správa opäť spracovaná jednotlivými vrstvami, ale v opačnom poradí, od fyzickej po aplikačnú, nižšia vrstva odovzdáva správu vyššej vrstve. [3], [4]
  
−
'''Fyzická vrstva.'''
+
;Fyzická vrstva: je to najnižšia vrstva v modeli ISO/OSI a ako jediná je prezentovaná fyzickým hardvérom. Sú to sieťové karty a spojovacie vedenie. Úlohou tejto vrstvy je zabezpečenie prenosu správy medzi odosielateľom a príjemcom. Na tejto úrovni je správa prenášaná vo forme jednotlivých bitov, elektrické impulzy, svetelný lúč a pod. [3]
−
 
+
;Spojovacie vrstva:, jej úlohou je bezchybný prenos dát medzi sieťovými entitami, prípadná oprava chýb, ktoré sa vyskytnú na fyzickej vrstve. Na tejto vrstve sú dáta prenášané vo forme rámcov (frames). [3]
−
Je to najnižšia vrstva v modeli ISO/OSI a ako jediná je prezentovaná fyzickým hardvérom. Sú to sieťové karty a spojovacie vedenie. Úlohou tejto vrstvy je zabezpečenie prenosu správy medzi odosielateľom a príjemcom. Na tejto úrovni je správa prenášaná vo forme jednotlivých bitov, elektrické impulzy, svetelný lúč a pod. [4]
+
;Sieťová vrstva: riadi prenos dát medzi stanicami, jej úlohou je zabezpečenie vhodnej trasy pre pakety (packets). Táto činnosť sa nazýva smerovanie (routing). [3]
−
 
+
;Transportná vrstva: rieši komunikácia medzi koncovými užívateľmi. Súbory sa rozkladajú na pakety a na cieľovej stanici sa pakety skladajú do súboru. [3]
−
'''Spojovacia vrstva. '''
+
;Relačná vrstva: nadväzuje, udržuje a ukončuje spojenie medzi koncovými zariadeniami a riadi komunikáciu medzi dvoma aplikáciami na rôznych počítačoch. [3], [4]
−
 
+
;Prezenčná vrstva: zabezpečuje konverziu prenášaných dát, prípadne ich pakovanie a šifrovanie. [3]
−
Úlohou vrstvy je bezchybný prenos dát medzi sieťovými entitami, prípadná oprava chýb, ktoré sa vyskytnú na fyzickej vrstve. Na tejto vrstve sú dáta prenášané vo forme rámcov (frames). [4]
+
;Aplikačná vrstva: je najvyššia vrstva v modeli ISO/OSI. Táto vrstva tvorí rozhranie medzi prostredím siete a užívateľom, napríklad e-mailový klient. Podkapitoly diplomovej práce slúžia na členenie textu diplomovej práce s cieľom čo najväčšej prehľadnosti. [3]
−
 
 
−
'''Sieťová vrstva.'''
 
−
 
 
−
Táto vrstva riadi prenos dát medzi stanicami, jej úlohou je zabezpečenie vhodnej trasy pre pakety (packets). Táto činnosť sa nazýva smerovanie (routing). [4]
 
−
 
 
−
'''Transportná vrstva.'''
 
−
 
 
−
Na tejto úrovni sa rieši komunikácia medzi koncovými užívateľmi. Súbory sa rozkladajú na pakety a na cieľovej stanici sa pakety skladajú do súboru. [4]
 
−
 
 
−
'''Relačná vrstva'''
 
−
 
 
−
Nadväzuje, udržuje a ukončuje spojenie medzi koncovými používateľmi. [4]
 
−
 
 
−
'''Prezenčná vrstva'''
 
−
 
 
−
Zabezpečuje konverziu prenášaných dát, prípadne ich pakovanie a šifrovanie. [4]
 
−
 
 
−
'''Aplikačná vrstva'''
 
−
 
 
−
Je najvyššia vrstva v modeli ISO/OSI. Táto vrstva tvorí rozhranie medzi prostredím siete a užívateľom, napríklad e-mailový klient. Podkapitoly diplomovej práce slúžia na členenie textu diplomovej práce s cieľom čo najväčšej prehľadnosti. [4]
 
  
 
==Model TCP/IP==
 
==Model TCP/IP==
−
Model protokolu TCP/IP (Transmission Control Protokol / Internet Protokol) je podobný referenčného modelu OSI, ale má iba štyri vrstvy [4]:
+
Model protokolu TCP/IP (Transmission Control Protokol / Internet Protokol) je podobný referenčného modelu OSI, ale má iba štyri vrstvy (Obr. 2) [4], [5]:
−
*Aplikačná vrstva (Application)
+
*Aplikačná vrstva (Application layer),
−
*Transportná vrstva (Transport)
+
*Transportná vrstva (Transport layer),
−
*Internetová vrstva (Internet)
+
*Internetová vrstva (Internet layer),
−
*Sieťová vrstva (Network)
+
*Sieťová vrstva (Network layer).
  
−
'''Sieťová vrstva'''
+
Podľa [5] aplikačná vrstva modelu TCP/IP vykonáva činnosti aplikačnej, prezenčnej a relačnej vrstvy modelu ISO/OSI (Obr. 2). Transportné vrstvy oboch modelov zabezpečujú rovnaké úlohy, takisto činnosť internetovej vrstvy modelu TCP/IP je identická zo sieťovou vrstvou modelu ISO/OSI. Sieťová vrstva modelu TCP/IP vykonáva úlohy linkovej a fyzickej vrstvy modelu ISO/OSI.
  
−
je najnižšia vrstva modelu TCP/IP. Patria sem všetky komponenty potrebné na vytvorenie fyzického spojenia. Na rozdiel od modelu OSI plní úlohu fyzickej a spojovacej vrstvy v modeli OSI. [4]
+
[[Súbor:jk_dp_3.png|framed|center|Obr. 2 Porovnanie modelu ISO/OSI s TCP/IP]]
  
−
'''Transportná vrstva'''
+
==Protokol TCP/IP==
 +
Protokol TCP/IP je v súčasnosti najpopulárnejším komunikačným protokolom v počítačových sieťach. Protokol je možné používať pri komunikácii medzi počítačmi s rôznymi operačnými systémami. Jeho hlavnou výhodou je, že sa dá smerovať (Kap. 2.3.2) čo umožňuje komunikáciu aj medzi zariadeniami, ktoré sa nenachádzajú v spoločnej sieti. Vďaka tejto vlastnosti sa stal štandardom pre komunikáciu v sieti Internet.
  
−
Kontroluje tok dát a opravuje chyby, ktoré pri prenose môžu nastať. [4]
+
;TCP:Transmition Control Protocol pracuje na transportnej vrstve modelu TCP/IP. Používa systém potvrdzovania doručenia správ (paketov). Pre každú doručenú správu prijímateľ generuje potvrdzovaniu správu, ktorá je odoslaná odosielateľovi. Odosielateľ udržiava informácie o stave komunikácie. Odoslané pakety ukladá do špeciálnej fronty a uvoľňuje ich až po doručení potvrdenia. Ak nie je doručené potvrdenie, po určitom čase je paket opäť odoslaný príjemcovi. V prípade doručenia poškodeného paketu, prijímateľ požiada o jeho nové poslanie odosielateľa a ten mu ho odošle. Tento protokol zaručuje doručenie správy príjemcovi za každých podmienok. [4] 
 +
;UDP:User Datagram Protocol pracuje na transportnej vrstve modelu TCP/IP. Na rozdiel od protokolu TCP nekontroluje doručenie správy prijímateľovi, preto je pri doručovaní správ rýchlejší a dátová komunikácia v sieti je nižšia ako pri protokole TCP. Protokol UDP sa používa na transport správ, kde je povolené určité percento strát údajov, napríklad audio alebo video dáta. [4]
  
−
'''Internetová vrstva'''
+
;IP:Internet Protokol je najvyťaženejším protokolom v rodine TCP/IP. Všetky ostatné protokoly pracujú nad týmto protokolom a využívajú ho na logické adresovanie [4]. Pracuje na internetovej vrstve modelu TCP/IP.
 +
Samotný protokol nezabezpečuje doručenie správ ani nevytvára spojenie medzi komunikujúcimi stanicami. O to sa starajú protokoly TCP a UDP. Protokol IP ku správe pridá logickú (IP) adresu odosielateľa a príjemcu. Doručenie správy zabezpečujú protokoly vyšších vrstiev, napr. TCP. [4] IP protokol prenáša dáta vo forme paketov (Obr. 3). Pakety sú dáta rozdelené na menšie časti, ktoré sú vhodnejšie na transport údajov v sieti. Ostatné protokoly z rodiny TCP/IP využívajú IP paket na prenos vlastných dát [4].
  
−
Rozdeľuje segmenty na pakety a posiela ich cez sieť. Na tejto vrstve dochádza k výberu najvhodnejšej cesty a prepínaniu paketov. [4]
+
[[Súbor:jk_Formát IP paketu_3.png|framed|center|Obr. 3 Formát IP paketu [4]]]  
  
−
'''Aplikačná vrstva.'''
+
Štruktúru dátového IP paketu (Obr. 3) je tvorená z dvoch základných častí. Úvodná časť sa nazýva hlavička a obsahuje informácie potrebné pri transporte správ v sieti. (Tab. 1). Zvyšok tvoria samotné prenášané údaje, napr. textový dokument alebo paket SNMP protokolu (Kap. 3.1). Celková veľkosť IP paketu sa pohybuje v rozmedzí od 20 bajtov do maximálne 65 535 bajtov. [5], [6]
 +
===Adresovanie správ v protokole TCP/IP===
 +
Komunikácia zahŕňa potrebu adresovania uzlov siete, smerovanie správ k adresátovi po rôznych cestách a tiež nadväzovať, udržiavať a ukončovať spojenie. Pre identifikovanie počítačových uzlov v prostredí TCP/IP sieti sa používa IP adresa alebo doménové meno. [4]
  
−
Táto vrstva má na starosti správnu prezentáciu dát, kódovanie dát, začatie a ukončenie spojenia. V modeli OSI sa o tieto úlohy starajú vrstvy aplikačná, prezenčná a relačná. [4]
+
{| class="wikitable"
 +
|+Tab. 1 Formát IP paketu <nowiki>[</nowiki>6<nowiki>]</nowiki>
 +
|-
 +
|align = "center"|'''Názov poľa'''
 +
|align = "center"|'''Dĺžka (bit)'''
 +
|align = "center"|'''Význam'''
  
−
[[Súbor:jk_dp_3.png|framed|center|Obr. 3 Porovnanie modelu ISO/OSI s TCP/IP]]
+
|-
 +
|Verzia
 +
|align = "center"|4
 +
|Verzia protokolu (IPv4, IPv6)
  
−
==Protokol TCP/IP==
+
|-
−
Protokol TCP/IP je v súčasnosti najpopulárnejším komunikačným protokolom v počítačových sieťach. Protokol je možné používať pri komunikácii medzi počítačmi s rôznymi operačnými systémami. Dá sa smerovať a vďaka tomu sa stal štandardom pre komunikáciu v sieti Internet.
+
|Dĺžka hlavičky
 +
|align = "center"|4
 +
|Dĺžka hlavičky v&nbsp;32bitových slovách
  
−
===Rodina protokolov TCP/IP===
+
|-
−
TCP/IP nie je iba o jediný protokol ale o skupina viacerých protokolov. Každý z protokolov má svoj účel použitia a pracuje na druhej až štvrtej vrstve modelu TCP/IP.
+
|Typ služby
 +
|align = "center"|8
 +
|Priorita doručovania správ
  
−
'''TCP'''
+
|-
 +
|Celková dĺžka
 +
|align = "center"|16
 +
|Celková dĺžka paketu vrátene hlavičky
  
−
Transmition Control Protocol používa systém potvrdzovania správ (paketov). Pre každú doručenú správu prijímateľ generuje potvrdzovaniu správu, ktorá je odoslaná odosielateľovi. Odosielateľ udržiava informácie o stave komunikácie. Odoslané pakety ukladá do špeciálnej fronty a uvoľňuje ich až po doručení potvrdenia. Ak nie je doručené potvrdenie, po určitom čase je paket opäť odoslaný príjemcovi. V prípade doručenia poškodeného paketu, prijímateľ požiada o jeho nové poslanie odosielateľa a ten mu ho odošle. Tento protokol zaručuje doručenie správy príjemcovi za každých podmienok. [4] 
+
|-
 +
|Identifikácia
 +
|align = "center"|16
 +
|Identifikácia paketu
  
−
'''UDP'''
+
|-
 +
|Flagy
 +
|align = "center"|3
 +
|Povolenie rozdelenia paketu na menšie časti
  
−
User Datagram Protocol nekontroluje doručenie správy prijímateľovi, preto je rýchlejší ako protokol TCP. Používa sa na odosielanie správ, kde je povolené určitá strata dát. [4]
+
|-
 +
|Offset fragmentu
 +
|align = "center"|13
 +
|Poradie odosielania paketov
  
−
'''IP'''
+
|-
 +
|Životnosť
 +
|align = "center"|8
 +
|Maximálna životnosť paketu
  
−
Internet Protokol je najvyťaženejším protokolom v rodine TCP/IP. Všetky ostatné protokoly pracujú nad týmto protokolom a využívajú ho na logické adresovanie. Samotný protokol nezabezpečuje doručenie správ ani nevytvára spojenie medzi komunikujúcimi stanicami. Ku správe pridá logickú (IP) adresu odosielateľa a príjemcu. Doručenie správy zabezpečujú protokoly vyšších vrstiev, napr. TCP. V prípade problému s doručením sa IP spolieha na protokol ICMP, ktorý slúži na diagnostiku problémov. [4]
+
|-
 +
|Protokol
 +
|align = "center"|8
 +
|UDP, TCP...
  
−
'''Protokoly aplikačnej vrstvy'''
+
|-
 +
|Kontrolný súčet hlavičky
 +
|align = "center"|16
 +
|Kontrolný mechanizmus správnosti hlavičky
  
−
Príklad protokolov pracujúcich v aplikačnej, najvyššej vrstve modelu TCP/IP:
+
|-
−
*DHCP – tento protokol sa využíva pre dynamické prideľovanie IP adries,
+
|Zdrojová adresa
−
*DNS – úlohou tejto služby je preklad mena domény do číselnej podoby (IP adresy),
+
|align = "center"|32
−
*SMTP  – poskytuje službu odosielania elektronickej pošty,
+
|IP adresa odosielateľa
−
*POP3 – prijímanie elektronickej pošty,
 
−
*FTP – protokol využívaný na prenos súborov medzi vzdialenými počítačmi,
 
−
*Telnet – služba pomocou ktorej sa dokážeme pripojiť na ktorýkoľvek hostiteľský počítač v rámci Internetu,
 
−
*HTTP – protokol určený k prenosu hypertextových dokumentov cez internet.
 
−
 
−
[[Súbor:jk_dp_4.png|framed|center|Obr. 4 Protokoly jednotlivých vrstiev]]
 
  
−
===Adresácia v protokole TCP/IP===
+
|-
−
Komunikácia zahŕňa potrebu adresácie uzlov siete, smerovanie správ k adresátovi po rôznych cestách a tiež nadväzovať, udržiavať a ukončovať spojenie. Adresácia počítačových uzlov v prostredí počítačov je číselná IP adresa. Ľudia si zasa jednoduchšie pamätajú slovné adresy, tzv. doménové meno alebo hostname. [4]
+
|Cieľová adresa
 +
|align = "center"|32
 +
|IP adresa príjemcu
  
−
'''IP adresa'''
+
|-
 +
|Voliteľné
 +
|align = "center"|Premenlivá
 +
|Nepovinné parametre
  
−
IP adresa je 32 bitové číslo, ktoré sa skladá zo štyroch oktetov po 8 bitov v tvare A.B.C.D. Každému oktetu odpovedá desiatkové číslo v rozsahu 0 až 255. Tak isto ako hostname ani IP adresu nemôžu mať dva počítače v jednej sieti rovnaké. IP adresa má dve hlavné časti, sieťovú a hosťovskú. Sieťová časť identifikuje sieť a hosťovská časť identifikuje konkrétny počítač. Na určenie, ktorá časť je sieťová a ktorá hosťovská sa používa sieťová maska. Je to tak isto ako IP adresa 32 bitové číslo. [4]
+
|-
 +
|Výplň
 +
|align = "center"|Premenlivá
 +
|Doplnok núl do 32 bitov
  
−
{|class=wikitable
 
−
|+ Tab. 1 Príklad IP adresy a sieťovej masky
 
−
|-
 
−
!
 
−
!IP adresa
 
−
!Sieťová maska
 
−
|-
 
−
!Dekadický tvar
 
−
|192.168.1.100
 
−
|255.255.255.0
 
 
|-
 
|-
−
!Binárny tvar
+
|Dáta
−
|11000000.10101000.00000001.01100100
+
|align = "center"|Premenlivá
−
|11111111.11111111.11111111.00000000
+
|Prenášané údaje
 
|}
 
|}
  
−
V tabuľke č. 1 je uvedený príklad IP adresy so sieťovou maskou. Pretože počítače používajú dvojkovú sústavu je IP adresa uvedená aj v dvojkovom tvare. Z príkladu vyplýva, že prvé tri oktety IP adresy určujú sieť a posledný oktet je na adresáciu počítačov. To znamená, že jednotky sieťovej masky určujú, ktorá časť IP adresy je sieťovú časť a nuly hosťovskú časť.
+
IP adresa je 32 bitové číslo, ktoré sa skladá zo štyroch oktetov po 8 bitov v tvare A.B.C.D. Každému oktetu odpovedá desiatkové číslo v rozsahu 0 až 255. Dva počítače v jednej sieti nemôžu mať rovnakú IP adresu, inak nastane kolízia v dátovej komunikácii.
−
V uvedenej sieti je možné adresovať 254 počítačov. Dve adresy sú vyhradené na špeciálne účely:
 
−
*192.168.1.0 je adresa siete
 
−
*192.168.1.225 je adresa určená pre broadcast
 
  
−
Na to, aby bolo možné spravovať siete rôznych veľkostí a pre jednoduchšiu klasifikáciu adries sa zaviedli tzv. triedy IP adries. V rámci internetu je definovaných päť tried, ktoré náležia sieťam rôznych veľkostí. Niektoré adresy sú rezervované pre špeciálne použitie, napr. adresa triedy A 127.x.y.z je vyhradená pre testovanie spätnej slučky a komunikáciu medzi procesmi na lokálnom počítači (adresa 127.0.0.1 je definovaná pre localhost).
 
  
−
{|class=wikitable
+
{| class="wikitable"
−
|+ Tab. 1 Príklad IP adresy a sieťovej masky
+
|+Tab. 2 Príklad IP adresy
 
|-
 
|-
−
!Trieda IP adresy
+
|align = "center"|&nbsp;
−
!Rozsah adries pre prvý oktet
+
|align = "center"|'''Dekadický tvar'''
 +
|align = "center"|'''Binárny tvar '''
 +
 
 
|-
 
|-
−
|A
+
|align = "center"|'''IP adresa'''
−
|001 – 126
+
|align = "center"|192.168.1.100
−
|-
+
|align = "center"|11000000. 10101000.00000001.01100100
−
|B
+
 
−
|128 – 191
 
−
|-
 
−
|C
 
−
|192 – 223
 
−
|-
 
−
|D
 
−
|224 – 239
 
−
|-
 
−
|E
 
−
|240 – 255
 
 
|}
 
|}
  
−
Neustále pribúdanie počítačov v sieti internet spôsobuje nedostatok verejných IP adries. Z toho dôvodu vznikol protokol IPv6 (verzia 6) ako nástupca protokolu IPv4. IP adresa sa zapisuje v šestnástkovom tvare a dvojice bajtov sú oddelené dvojbodkou:
+
Príklad konkrétnej IP adresy sieťového zariadenia je uvedený v Tab. 2. Adresa sa zapisuj v dekadickom tvare, pretože počítače používajú dvojkovú sústavu je IP adresa uvedená aj v dvojkovom tvare.
−
 
 
−
FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210
 
  
−
V protokole IPv6 je dostupných až 1038 adries.
+
'''Doménové meno (hostname)''' je unikátne meno počítača v sieti. Jedná sa o slovný prepis číselnej IP adresy. V spoločnej sieti nemôžu existovať dva počítače s rovnakým menom. V lokálnych sieťach je to zvyčajne jedno slovo, napr. PC1. Na Internete je meno počítača zložené z lokálneho mena a domény, napr. mail.mojafirma.sk. Takémuto menu sa hovorí plne kvalifikované doménové meno (FQND). V tomto prípade je mail lokálne meno a mojafirma.sk je doménové meno, sk je regionálna skratka pre Slovensko.
−
 
 
−
'''Hostname'''
 
−
 
 
−
Hostname je unikátne meno počítača v sieti. V jednej sieti nemôžu mať dva počítače rovnaké meno. V lokálnych sieťach je to zvyčajne jedno slovo, napr. PC1. Na Internete je meno počítača zložené z lokálneho mena (hostname) a doménového mena, napr. mail.mojafirma.sk. Takémuto menu sa hovorí plne kvalifikované doménové meno (FQND). V tomto prípade je mail lokálne meno a mojafirma.sk je doménové meno, sk je regionálna skratka pre Slovensko.
 
−
Počítač môže mať niekoľko mien (aliasov), jedno meno je kanonické, ktoré daný počítač sám používa.
 
  
 
===Smerovanie===
 
===Smerovanie===
−
Smerovanie je proces, pri ktorom sa vyhľadáva cesta, ktorou sa posielajú pakety, aby dorazili do cieľa. Počítač, ktorý o smerovaní rozhoduje sa nazýva brána (gateway), alebo tiež smerovač (router).  
+
Smerovanie je proces, v ktorom sa vyhľadáva cesta pre transportujúce pakety tak, aby spoľahlivo dorazili do cieľa. Počítač, ktorý o smerovaní rozhoduje sa nazýva brána (gateway), alebo tiež smerovač (router). Vďaka smerovaniu môžu navzájom komunikovať sieťové zariadenia z rôznych sieti alebo cez verejnú sieť. Výhodou smerovanie je aj vzdialená správa sieťových alebo priemyselných zariadení.
−
Poznáme dva typy smerovania, priame a nepriame. Pri priamom smerovaní sú pakety zo zdrojového počítača prenášané priamo na cieľový počítač. V tomto prípade sa oba počítača nachádzajú v jednej sieti. Zo zdrojovej IP adresy sa zistí fyzická adresa počítača (MAC adresa). O zisťovanie fyzických adries sa stará ARP protokol. V pamäti počítača je uložená ARP tabuľku, ktorá obsahuje IP adresu a fyzickú adresu vzdialených počítačov. [4]
 
−
 
 
−
Pri nepriamom smerovaní sú pakety prenášané z jednej siete do druhej, väčšinou je to aj viacej sieti. V pamäti počítača je uložená smerovacia tabuľka, ktorá sa môže vytvárať staticky alebo dynamicky.  Dynamickú smerovaciu tabuľku vytvárajú smerovače za pomoci smerovacích protokolov a pravidelne ju aktualizujú. Proces odosielania paketov pri nepriamom smerovaní je nasledovný:
 
−
*ak sa adresa siete nenachádza v smerovacej tabuľke, paket je odoslaný na najbližšiu bránu, tzv. default gateway,
 
−
*ak brána (alebo smerovač) neleží v sieti kam sa odosiela paket, paket je opäť odoslaný na default gateway, ale v tomto prípade na default gateway našej brány (alebo smerovača),
 
−
*proces sa opakuje, až kým nie je paket doručený na bránu, ktorá ho dokáže priamo smerovať na cieľový počítač, to znamená, že posledná brána a cieľový počítač sú v jednej sieti.
 
−
 
 
−
Aby mohla brána správne prenášať pakety, musí poznať topológiu siete. To znamená, že musí vedieť, cez ktorú najbližšiu bránu má paket poslať aby dorazil do cieľovej siete.
 
−
 
 
−
===Pakety===
 
−
Dáta v sieti sa prenášajú vo forme datagramov. Pred prenosom sú datagramy rozdelené na menšie časti vhodnejšie na prenos v sieti pakety. Na obrázku č. 5 je znázornená približná štruktúra dátového paketu. [4]
 
−
 
 
−
[[Súbor:jk_dp_5.png|framed|center|Obr. 5 Formát paketu]]
 
−
 
 
−
Prvých 64 bitov paketu sa dá nazvať úvodná skupina informácií, ktoré obsahujú informácie verzii protokolu, type protokolu (napr. TCP, UDP), životnosť paketu (paket je po prekročení životnosti zahodený), kontrolný súčet CRC a ďalšie údaje. Ďalších 64 bitov je vyhradených pre zdrojovú a cieľovú adresu, pre každú adresu 32 bitov. 32 bitov je vyhradených pre voliteľné údaje a zvyšok sú samotné dáta.
 
−
Pre vysielaním do sieťového média je paket zabalený do prepravného rámca. V sieťach typu Ethernet to znamená, že ku paketu sa priloží fyzická adresa odosielateľa a príjemcu.
 
−
2.3.5 Porty
 
−
V sieťach s komunikačným protokolom TCP/IP prebieha komunikácia cez porty. Port je 16-bitové číslo v rozsahu od 0 do 65535. K IP adrese konkrétneho počítača sa pridáva číslo komunikačného portu, t.j. číslo brány, na ktorom služba načúva požiadavkám klientov. Každá vzdialená služba má pridelené číslo portu, napr. služba Telnet beží na porte 23. [4]
 
−
2.3.6 Nadviazanie spojenia
 
−
Ešte pre zahájením prenosu dát medzi komunikujúcimi entitami musí byť vytvorené spoľahlivé spojenie. Používateľ spustí sieťovú aplikáciu, napr. klienta Telnet. Po jej spustení bude otvorený port klienta pre tento proces. Číslo portu sa vyberie náhodne z rozsahu 1024 až 65536. Port serveru bude číslo 23 (služba Telnet). Tieto čísla a IP adresy koncových počítačov tvoria pár (socket). [4]
 
−
Pri vytváraní spojenia si vzdialené počítače pošlú tri rámce. Klient pošle serveru žiadosť o synchronizáciu, server klientovi potvrdí žiadosť a odošle novú žiadosť o synchronizáciu servera, klient žiadosť servera potvrdí a spojenie je vytvorené. [4]
 
  
−
===Ukončenie spojenia===
+
Poznáme dva typy smerovania, priame a nepriame. Pri priamom smerovaní sú správy zo zdrojového počítača prenášané priamo na cieľový počítač. V tomto prípade sa oba počítača nachádzajú v jednej sieti a majú vytvorené priame spojenie, t.j. nekomunikujú cez sprostredkovateľa (smerovač). [4]
−
Pokiaľ používateľ nepotrebuje služby servera, ukončí lokálnu aplikáciu. Automaticky je odoslaná žiadosť o ukončenie spojenia. Proces je podobný ako pri vytváraní spojenia, obidve strany si vymenia celkom tri rámce. Klient odošle žiadosť o ukončenie spojenia, server žiadosť potvrdí a odošle vlastnú žiadosť, tretí rámec je záverečné potvrdenie. [4]
+
Pri nepriamom smerovaní správy prechádzajú z jednej siete do druhej, prípadne viacero sieti, napr.  Internet. V pamäti počítača je uložená smerovacia tabuľka, z ktorej sa vyberá trasa smerovania dát. Zdrojový počítač odošle správu na svoju predvolenú bránu (smerovač). Smerovač v smerovacej tabuľke zistí či pozná príjemcu správy alebo smer, ktorým má správu odoslať. Pokiaľ nemá informácie o cieľovej sieti, odošle správu na svoju predvolenú bránu. Proces sa opakuje až kým správa nedorazí na smerovač, ktorý pozná príjemcu správy alebo správa prekročí svoju životnosť (Tab. 1). Smerovač, ktorý cieľový počítač, smeruje správu priamo. [4]
 +
===Komunikačné porty===
 +
V sieťach s komunikačným protokolom TCP/IP prebieha komunikácia cez porty. Port je 16-bitové číslo v rozsahu od 0 do 65535. K IP adrese počítača prislúcha číslo komunikačného portu, t.j. číslo brány, cez ktoré sieťové zariadenie komunikuje. [4]  
  
−
==Zhrnutie==
+
Pred zahájením prenosu dát v sieti sa medzi komunikujúcim stranami vytvorí spoľahlivé spojenie. V praxi to znamená, že obe strany sa musia dohovoriť na portoch cez budú komunikovať. Serverové služby majú definované porty, číslo portu klienta sa vyberie náhodne z rozsahu od 1024 do 655536. [4]
−
Žiadna počítačová sieť sa nezaobíde bez použitia aspoň jedného komunikačného protokolu. Na to, aby dva počítače vedeli spolu komunikovať, musia používať rovnaký komunikačný protokol.
 
−
Referenčný model OSI/ISO je teoretický model, ktorý definuje základne pravidlá komunikácie. Slúži ako etalón pre vývojárov nových sieťových aplikácií.
 
−
Protokol TCP/IP sa z prostredia internetu začal používať aj v lokálnych počítačových sieťach. Prakticky vytlačil dovtedy používané protokoly a stal sa dominantným komunikačným protokolom.
 
−
Dobrá znalosť protokolu TCP/IP, jeho štruktúra, spôsob komunikácie je neodmysliteľnou súčasťou manažmentu počítačovej siete. Riešenie vzniknutých problémov v sieti ako aj správne bezpečnostné a komunikačné nastavenia sa nezaobídu bez minimálnych znalosti tohto protokolu.
 

Aktuálna revízia z 21:58, 8. september 2010

Obsah práce
1. Počítačová sieť
2. Komunikácia v počítačových sieťach
3. Manažment počítačovej siete
4. Návrh klientskej aplikácie pre monitorovanie počítačovej siete
5. Aplikácia OPC Monitor
6. Alternatívny spôsob tvorby klientskej OPC aplikácie

Komunikačné siete popísané v predchádzajúcej kapitole predstavujú prenos informácií na úrovni hardvéru. Na to, aby dve sieťové zariadenia vedeli spolu komunikovať, musia používať rovnaký komunikačný protokol. To znamená, že žiadna sieť, počítačová ani priemyselná, sa nezaobíde bez použitia aspoň jedného komunikačného protokolu.

Referenčný model ISO/OSI

Model ISO/OSI definuje spôsob komunikácie v sieti medzi počítačmi. Spôsob komunikácie je rozdelený do siedmych vrstiev [3]:

  • Aplikačná vrstva (Application layer),
  • Prezenčná vrstva (Presentation layer),
  • Relačná vrstva (Session layer),
  • Transportná vrstva (Transport layer),
  • Sieťová vrstva (Network layer),
  • Spojovacia vrstva (Link layer),
  • Fyzická vrstva (Physical layer).

Používateľ alebo aplikačný program zadá požiadavku na prenos správy. Správa prechádza postupne jednotlivými vrstvami od aplikačnej až po fyzickú a je príslušnou vrstvou spracovaná. Vrstva môže komunikovať iba zo susednou vrstvou, vyššia vrstva odovzdá správu na spracovanie nižšej vrstve. Po prenose spojovacím vedením na stanicu adresáta je správa opäť spracovaná jednotlivými vrstvami, ale v opačnom poradí, od fyzickej po aplikačnú, nižšia vrstva odovzdáva správu vyššej vrstve. [3], [4]

Fyzická vrstva
je to najnižšia vrstva v modeli ISO/OSI a ako jediná je prezentovaná fyzickým hardvérom. Sú to sieťové karty a spojovacie vedenie. Úlohou tejto vrstvy je zabezpečenie prenosu správy medzi odosielateľom a príjemcom. Na tejto úrovni je správa prenášaná vo forme jednotlivých bitov, elektrické impulzy, svetelný lúč a pod. [3]
Spojovacie vrstva
, jej úlohou je bezchybný prenos dát medzi sieťovými entitami, prípadná oprava chýb, ktoré sa vyskytnú na fyzickej vrstve. Na tejto vrstve sú dáta prenášané vo forme rámcov (frames). [3]
Sieťová vrstva
riadi prenos dát medzi stanicami, jej úlohou je zabezpečenie vhodnej trasy pre pakety (packets). Táto činnosť sa nazýva smerovanie (routing). [3]
Transportná vrstva
rieši komunikácia medzi koncovými užívateľmi. Súbory sa rozkladajú na pakety a na cieľovej stanici sa pakety skladajú do súboru. [3]
Relačná vrstva
nadväzuje, udržuje a ukončuje spojenie medzi koncovými zariadeniami a riadi komunikáciu medzi dvoma aplikáciami na rôznych počítačoch. [3], [4]
Prezenčná vrstva
zabezpečuje konverziu prenášaných dát, prípadne ich pakovanie a šifrovanie. [3]
Aplikačná vrstva
je najvyššia vrstva v modeli ISO/OSI. Táto vrstva tvorí rozhranie medzi prostredím siete a užívateľom, napríklad e-mailový klient. Podkapitoly diplomovej práce slúžia na členenie textu diplomovej práce s cieľom čo najväčšej prehľadnosti. [3]

Model TCP/IP

Model protokolu TCP/IP (Transmission Control Protokol / Internet Protokol) je podobný referenčného modelu OSI, ale má iba štyri vrstvy (Obr. 2) [4], [5]:

  • Aplikačná vrstva (Application layer),
  • Transportná vrstva (Transport layer),
  • Internetová vrstva (Internet layer),
  • Sieťová vrstva (Network layer).

Podľa [5] aplikačná vrstva modelu TCP/IP vykonáva činnosti aplikačnej, prezenčnej a relačnej vrstvy modelu ISO/OSI (Obr. 2). Transportné vrstvy oboch modelov zabezpečujú rovnaké úlohy, takisto činnosť internetovej vrstvy modelu TCP/IP je identická zo sieťovou vrstvou modelu ISO/OSI. Sieťová vrstva modelu TCP/IP vykonáva úlohy linkovej a fyzickej vrstvy modelu ISO/OSI.

Obr. 2 Porovnanie modelu ISO/OSI s TCP/IP

Protokol TCP/IP

Protokol TCP/IP je v súčasnosti najpopulárnejším komunikačným protokolom v počítačových sieťach. Protokol je možné používať pri komunikácii medzi počítačmi s rôznymi operačnými systémami. Jeho hlavnou výhodou je, že sa dá smerovať (Kap. 2.3.2) čo umožňuje komunikáciu aj medzi zariadeniami, ktoré sa nenachádzajú v spoločnej sieti. Vďaka tejto vlastnosti sa stal štandardom pre komunikáciu v sieti Internet.

TCP
Transmition Control Protocol pracuje na transportnej vrstve modelu TCP/IP. Používa systém potvrdzovania doručenia správ (paketov). Pre každú doručenú správu prijímateľ generuje potvrdzovaniu správu, ktorá je odoslaná odosielateľovi. Odosielateľ udržiava informácie o stave komunikácie. Odoslané pakety ukladá do špeciálnej fronty a uvoľňuje ich až po doručení potvrdenia. Ak nie je doručené potvrdenie, po určitom čase je paket opäť odoslaný príjemcovi. V prípade doručenia poškodeného paketu, prijímateľ požiada o jeho nové poslanie odosielateľa a ten mu ho odošle. Tento protokol zaručuje doručenie správy príjemcovi za každých podmienok. [4]
UDP
User Datagram Protocol pracuje na transportnej vrstve modelu TCP/IP. Na rozdiel od protokolu TCP nekontroluje doručenie správy prijímateľovi, preto je pri doručovaní správ rýchlejší a dátová komunikácia v sieti je nižšia ako pri protokole TCP. Protokol UDP sa používa na transport správ, kde je povolené určité percento strát údajov, napríklad audio alebo video dáta. [4]
IP
Internet Protokol je najvyťaženejším protokolom v rodine TCP/IP. Všetky ostatné protokoly pracujú nad týmto protokolom a využívajú ho na logické adresovanie [4]. Pracuje na internetovej vrstve modelu TCP/IP.

Samotný protokol nezabezpečuje doručenie správ ani nevytvára spojenie medzi komunikujúcimi stanicami. O to sa starajú protokoly TCP a UDP. Protokol IP ku správe pridá logickú (IP) adresu odosielateľa a príjemcu. Doručenie správy zabezpečujú protokoly vyšších vrstiev, napr. TCP. [4] IP protokol prenáša dáta vo forme paketov (Obr. 3). Pakety sú dáta rozdelené na menšie časti, ktoré sú vhodnejšie na transport údajov v sieti. Ostatné protokoly z rodiny TCP/IP využívajú IP paket na prenos vlastných dát [4].

Obr. 3 Formát IP paketu [4]

Štruktúru dátového IP paketu (Obr. 3) je tvorená z dvoch základných častí. Úvodná časť sa nazýva hlavička a obsahuje informácie potrebné pri transporte správ v sieti. (Tab. 1). Zvyšok tvoria samotné prenášané údaje, napr. textový dokument alebo paket SNMP protokolu (Kap. 3.1). Celková veľkosť IP paketu sa pohybuje v rozmedzí od 20 bajtov do maximálne 65 535 bajtov. [5], [6]

Adresovanie správ v protokole TCP/IP

Komunikácia zahŕňa potrebu adresovania uzlov siete, smerovanie správ k adresátovi po rôznych cestách a tiež nadväzovať, udržiavať a ukončovať spojenie. Pre identifikovanie počítačových uzlov v prostredí TCP/IP sieti sa používa IP adresa alebo doménové meno. [4]

Tab. 1 Formát IP paketu [6]
Názov poľa Dĺžka (bit) Význam
Verzia 4 Verzia protokolu (IPv4, IPv6)
Dĺžka hlavičky 4 Dĺžka hlavičky v 32bitových slovách
Typ služby 8 Priorita doručovania správ
Celková dĺžka 16 Celková dĺžka paketu vrátene hlavičky
Identifikácia 16 Identifikácia paketu
Flagy 3 Povolenie rozdelenia paketu na menšie časti
Offset fragmentu 13 Poradie odosielania paketov
Životnosť 8 Maximálna životnosť paketu
Protokol 8 UDP, TCP...
Kontrolný súčet hlavičky 16 Kontrolný mechanizmus správnosti hlavičky
Zdrojová adresa 32 IP adresa odosielateľa
Cieľová adresa 32 IP adresa príjemcu
Voliteľné Premenlivá Nepovinné parametre
Výplň Premenlivá Doplnok núl do 32 bitov
Dáta Premenlivá Prenášané údaje

IP adresa je 32 bitové číslo, ktoré sa skladá zo štyroch oktetov po 8 bitov v tvare A.B.C.D. Každému oktetu odpovedá desiatkové číslo v rozsahu 0 až 255. Dva počítače v jednej sieti nemôžu mať rovnakú IP adresu, inak nastane kolízia v dátovej komunikácii.


Tab. 2 Príklad IP adresy
  Dekadický tvar Binárny tvar
IP adresa 192.168.1.100 11000000. 10101000.00000001.01100100

Príklad konkrétnej IP adresy sieťového zariadenia je uvedený v Tab. 2. Adresa sa zapisuj v dekadickom tvare, pretože počítače používajú dvojkovú sústavu je IP adresa uvedená aj v dvojkovom tvare.

Doménové meno (hostname) je unikátne meno počítača v sieti. Jedná sa o slovný prepis číselnej IP adresy. V spoločnej sieti nemôžu existovať dva počítače s rovnakým menom. V lokálnych sieťach je to zvyčajne jedno slovo, napr. PC1. Na Internete je meno počítača zložené z lokálneho mena a domény, napr. mail.mojafirma.sk. Takémuto menu sa hovorí plne kvalifikované doménové meno (FQND). V tomto prípade je mail lokálne meno a mojafirma.sk je doménové meno, sk je regionálna skratka pre Slovensko.

Smerovanie

Smerovanie je proces, v ktorom sa vyhľadáva cesta pre transportujúce pakety tak, aby spoľahlivo dorazili do cieľa. Počítač, ktorý o smerovaní rozhoduje sa nazýva brána (gateway), alebo tiež smerovač (router). Vďaka smerovaniu môžu navzájom komunikovať sieťové zariadenia z rôznych sieti alebo cez verejnú sieť. Výhodou smerovanie je aj vzdialená správa sieťových alebo priemyselných zariadení.

Poznáme dva typy smerovania, priame a nepriame. Pri priamom smerovaní sú správy zo zdrojového počítača prenášané priamo na cieľový počítač. V tomto prípade sa oba počítača nachádzajú v jednej sieti a majú vytvorené priame spojenie, t.j. nekomunikujú cez sprostredkovateľa (smerovač). [4] Pri nepriamom smerovaní správy prechádzajú z jednej siete do druhej, prípadne viacero sieti, napr. Internet. V pamäti počítača je uložená smerovacia tabuľka, z ktorej sa vyberá trasa smerovania dát. Zdrojový počítač odošle správu na svoju predvolenú bránu (smerovač). Smerovač v smerovacej tabuľke zistí či pozná príjemcu správy alebo smer, ktorým má správu odoslať. Pokiaľ nemá informácie o cieľovej sieti, odošle správu na svoju predvolenú bránu. Proces sa opakuje až kým správa nedorazí na smerovač, ktorý pozná príjemcu správy alebo správa prekročí svoju životnosť (Tab. 1). Smerovač, ktorý cieľový počítač, smeruje správu priamo. [4]

Komunikačné porty

V sieťach s komunikačným protokolom TCP/IP prebieha komunikácia cez porty. Port je 16-bitové číslo v rozsahu od 0 do 65535. K IP adrese počítača prislúcha číslo komunikačného portu, t.j. číslo brány, cez ktoré sieťové zariadenie komunikuje. [4]

Pred zahájením prenosu dát v sieti sa medzi komunikujúcim stranami vytvorí spoľahlivé spojenie. V praxi to znamená, že obe strany sa musia dohovoriť na portoch cez budú komunikovať. Serverové služby majú definované porty, číslo portu klienta sa vyberie náhodne z rozsahu od 1024 do 655536. [4]

Zdroj: „http://www.kiwiki.info/index.php?title=Komunikácia_v_počítačových_sieťach&oldid=7052“