Ra čunarske mreže, interoperabilnost i standardi PROTOKOLI

1. Računarske mreže, interoperabilnost i standardiPROTOKOLI Prof. dr Milorad Banjanin April 2011

2. Komunikacija uvek uključuje najmanje dva entiteta, jedan koji šalje informacije i drugi koji ih prima. Da bi komunikacija bila uspešna, svi entiteti u mreži se moraju usaglasiti o tome kako će se informacije predstavljati i prenositi. Dogovaranje oko toga uključuje mnoge detalje. Na primer, kada dva entiteta komuniciraju preko žičane mreže, moraju poštovati dogovor o • Naponu koji će se koristiti, • Načinu predstavljanja podatakapreko signala, • Proceduramaza iniciranje i vođenjekomunikacije, i • Formatu poruka.

3. Interoperabilnost • Izraz interoperabilnost podrazumeva sposobnost dva ili više entiteta da komuniciraju, i ako entiteti mogu da komuniciraju bez neslaganja, oni pravilno interoperišu. • Da bi se obezbedila pravilna interoperabilnost entiteta, pišu se pravila za sve aspekte komunikacije ili PROTOKOLI.

4. Interoperabilnost-protokoli • Izraz komunikacioni protokol, mrežni protokol, ili • protokol predstavla specifikaciju pravila i detalja za sve aspekte mrežne komunikacije. Komunikacioni protokol– komunikacioni postupak kojim se ostvarujerazmenapodataka, uklanjanje posledica kvarova, smetnji, kao i koordinacija u sistemukomunicirajućih procesa. Delovanje smetnji i pojava grešaka i kvarova su realnost, tako da pri razvoju protokola treba sačuvati integritet podataka i operativnost sistema. Posmatrajući stanja komunikacionih procesa, takav se zahtev može formulisati kao povratak u regularno stanje u konačnom vremenu (s konačnim brojem operacija) iz neregularnog stanja u koje je sistem prešao pod dejstvom greške (slika 1).

5. Ukljanjanje greške u sistemu komunikacionih procesa

6. Protokoli • Komunikacioni protokol specifikuje detalje za jedan aspekt računarske komunikcije, uključujući akcije koje treba preduzeti kada se pojave greške ili neočekivane situacije. Određeni protokol može da specifikuje detalje • niskog nivoa, kao što je napon i signali koji se koriste, ili • visokog nivoa, kao što je format poruka koje aplikacioni programi razmenjuju.

7. Proverom protokola potrebno je ustanoviti: • nepotpunost definicije • neregularno upravljanje komunikacijom: - nepredviđena interakcija komunikacionih procesa, - delovi procesa koji se nikad ne izvode, - pogrešna inicijalizacija i sinhronizacija procesa, - blokiranje komunikacije. • neregularni prenos informacionih jedinica: - gubitak informacione jedinice, - višestruki prijem informacione jedinice, - pogrešan prijem, - promena redosleda informacionih jedinica. • neregularno upravljanje resursima: - prekoračenje kapaciteta kanala, - nemogućnost prijema, - pogrešna dodela. • reakciju na kvarove i druge iznenadne situacije.

8. Paketi protokola i modeli slojeva • Set protokola se mora pažljivo konstruisati da se obezbedi da rezultujući komunikacioni sistem bude i kompletan i efikasan.Da bi se izbeglo dupliranje rada, na primer, svaki protokol treba da vodi deo komunikacije koga ne vodi neki drugi protokol. • Kako se može garantovati da će protokoli raditi dobro zajedno? Odgovor leži u sveukupnom planu dizajna: • umesto kreiranja svakog protokola posebno, protokoli se dizajniraju u kompletnim, kooperativnim setovima koji se nazivaju paketiili familije. • Svaki protokol u paketu vodi jedan aspekt komunikacije; • zajedno, protokoli u paketupokrivaju sve aspekte komunikacije, uključujući probleme sa hardverom i druge izuzetne slučajeve. • Pored toga, čitav paket je dizajniran da se omogući protokolima da efikasno rade zajedno.

9. Model slojeva (layering model).Osnovni pojam koji se koristi za postavljanje protokola u jedinstvenu celinu • Model slojeva opisuje kako se svi aspekti komunikacionog problema mogu podeliti na delove koji rade zajedno. • Svaki deo je poznat kao sloj; • Ovakva terminologija je posledica toga što suprotokoli u paketu organizovani u linearne sekvence. • Deljenje protokola u slojeve pomaže i dizajnerima i implementatorimada upravljaju kompleksnošću • tako što im omogućava da sekoncentrišu najedan aspekt komunikacije u jednom trenutku.

10. Vizuelni prikaz za ilustrovanje slojeva je doveo do kolokvijalnog izrazastek (stack). Ovaj izraz se koristi da se ukaže na protokolski softver na kompjuteru, kao, na primer, ’da li kompjuter pokreće TCP/IP stek’? Model slojeva Internet protokola

11. Protokoli u fizičkom sloju specifikujudetaljeo osnovnom prenosnom mediju i povezanom hardveru. Sve specifikacije povezane sa električnim karakteristikama, radio frekvencijama i signalima pripadaju sloju 1. IP-Sloj 1:Fizički SLOJ

12. Protokoli u sloju mrežnog interfejsa specifikujudetalje o komunikaciji između viših slojeva protokola, koji su obično implementirani u SW, i osnovne mreže, koja je implementirana u HW Specifikacijeo adresama mreže i maksimalnoj veličini paketa koju mreža može da podrži, protokoli koji se koristeza pristup osnovnom mediju, i hardversko adresiranje pripadaju sloju 2. IP-Sloj 2:SLOJ Mrežnog interfejsa(neke publikacije koriste izraz link podataka (Data Link))

13. Protokoli usloju Internetformiraju fundamentalnu osnovu za Internet. Specifikuju komunikaciju između računara preko Interneta (tj, preko više međusobno povezanih mreža). StrukturaInternet adresiranja, Format Internet paketa, Metod deljenja velikih Internet paketa na manje pakete za prenos, i Mehanizmi za izveštavanje o greškamapripadaju sloju 3. IP-Sloj 3: Internet SLOJ

14. Protokoli u prenosnom slojuobezbeđuju komunikaciju od aplikacionog programa na jednom računaru do aplikacionog programa na drugom. Specifikacije koje kontrolišu maksimalnu brzinupri kojoj primalac može da prima podatke, mehanizmeza izbegavanje zagušenja mreže, i tehnike za obezbeđivanje da se svi podaci prime po pravilnom redosledu pripadaju sloju 4. IP-Sloj 4:SLOJ Prenosa

15. Protokoli na najvišem sloju TCP/IP steka specifikuju kako aplikacije interreaguje kada komuniciraju. Protokoli sloja 5 specifikujudetalje o formatu i značenju poruka koje aplikacije mogu da razmenjuju , kao i procedurekoje će se pratiti tokom komunikacije. Sloju 5 pripadaju specifikacije za email razmenu, prenos datoteka, web brauzing, telefonske usluge, i video telekonferencije IP-Sloj 5:SLOJ Aplikacija

16. Implementacija protokola sledi model slojevaprosleđivanjem izlaza iz protokola na jednom sloju do ulaza protokola na sledećem sloju Pored toga, da bi se postigla efikasnost, umesto kopiranja celog paketa, par protokola u susednim slojevima prosleđuju oznaku za paket. Tako podaci prolaze između slojeva efikasno. Kako podaci prolaze kroz slojeve ???

17. Kako podaci prolaze kroz slojeveSlojevi nisu jednostavno apstraktan koncept koji pomaže da se razumeju protokoli.

18. Dva računara su konektovana na mrežu sa slojevitim protokolima. Kada aplikacijapošalje podatke, ti podaci se smeštaju u paket, a odlazeći paket prolazi niz svaki sloj protokola. Kada prođe sve slojeve protokolana računaru koji šalje, paketnapušta računar i prenosi se preko fizičke mreže Kada stigne do računara primaoca, paket prolazi uz slojeve protokola. Ako aplikacija na računaru primaocupošalje odgovor, proces je reverzibilan. Odnosno, odgovor prolazi niz slojeve na svom putu vani, i uz slojeve na računaru koji prima odgovor. Slika prikazuje samo jednu mrežu sa dva računara.Svaki računar ima set slojevitih protokola, i podaci prolaze kroz svaki sloj.

19. Hederi i slojevi • Svaki sloj protokol ima softver koji obavlja operacije koje obezbeđuju da poruke stignu kako se očekuju. • Da bi obavili obradu, softveri protokola na dva računara mora da razmenjuju informacije. • Da bi to uradili, svaki sloj na računaru koji šaljedodaje dodatne informacije na početak paketa; • odgovarajući sloj protokola na računaru koji je primalacuklanja i koristi te dodatne informacije. • Dodatne informacijekoje dodaje protokol su poznate kao heder (header).

20. Hederdodaje softver protokolakada podaci prolaze niz slojeve na računaru koji šalje. Odnosno, sloj prenosana početak dodaje heder, a zatim Internet slojdodaje na početak heder, itd. • .Na ovom dijagramu su prikazani, Ubačeni hederi protokola koji se pojavljuju na paketimadok paketi prolaze kroz mrežu između dva računarara Početak paketa (prvi bit koji se pošalje kroz mrežu) je prikazan na levoj strani

21. ISO i OSI referentni model sedam slojeva • U isto vreme kada se počelo sa razvojem Internet protokola, dva velika tela za standarde su zajedno formirali alternativni referentni model. Oni su takođe kreirali set internetworking protokola. Te organizacije su: • Međunarodna organizacija za standardizaciju (International Standardization Organization - ISO) • Međunarodna telekomunikaciona unija, telekomunikacioni sektor standardizacije (International Telecommunication Union, Telecommunication Standardization Sector - ITU-T) (kada je standard prvi put kreiran, • ITU je bio poznat kao Konsultativni komitet za međunarodni telefon i telegraf (Consultative Committee for International Telephone and Telegraph - CCITT))

22. ISO model slojevaje poznat kaoOpen System InterconnectionSeven-LayerReferenceModel. OSI model sedam slojeva standardizovan od strane ISO

23. Komparacija 5-slojnog i 7-slojnog modela

24. Kao i većina organizacija za standarde, ISO i ITU koriste proces koji prilagođava što više gledišta kada kreira standard. Kao rezultat, neki standardi se mogu pojaviti kao da su dizajnirani od strane komiteta koji čini političke kompromise, a ne od strane inženjera i naučnika. Referentni model sedam slojeva je kontroverzan. On je zaista počeo kao politički kompromis. Pored toga, ovaj model i OSI protokoli su bili dizajnirani kao takmičari za Internet protokole. ISO i ITU su ozbiljna tela za standarde koji vode telefonski sistem čitavog sveta i druge globalne standarde. I Internet protokol i referentni model je kreirala mala grupa od desetak istraživača. Lako je videti zašto organizacije za standarde mogu biti uverene da bi mogle diktirati set protokola i svako bi se prebacio sa protokola dizajniranih od strane istraživača. U jednom momentu, čak je i vlada SAD bila ubeđena da TCP/IP treba zameniti OSI protokolima. Na kraju, postalo je jasno da je TCP/IP tehnologija superioranija od OSI-a, i za nekoliko godina je rad na razvoju OSI protokola završen. Tela za standarde su bila ostavljena sa modelom sedam slojeva, koji nije uključivao Internet sloj. Posledica je bila da su zagovornici modela sedam slojeva pokušali da prošire definicije da bi se približili TCP/IP. Oni smatraju da bi se sloj tri mogao smatrati Internet slojem i da bi se nekoliko protokola za podršku moglo postaviti u slojeve pet i šest. Mnogi inženjeri još uvek nazivaju aplikacije kao protokole sloja 7, iako znaju da suslojevi pet i šest nepopunjeni i nepotrebni. Unutrašnja petlja