Komunikácia v počítačových sieťach
Obsah
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.
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].
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]
