REFERENTNI MODELI

MREŽNI STANDARDI

1. SLOJEVI

• većina mreža organizirana je kao niz slojeva ili nivoa (layers, levels), svaki sloj izgrađen je nad onim ispod njega
• broj nivoa, imena, sadržaji, funkcije sojeva razlikuju se od mreže do mreže
• u svim mrežama zadatak je svakog nivoa da ponudi neke usluge (servise) za više nivoe koji ne moraju voditi računa o detaljima implementacije tih servisa

Slika: primjer mreže s 5 slojeva (Tanenbaum, 1996)

• sloj n na jednom kompjuteru komunicira sa slojem n na drugom pomoću skupa pravila koja se nazivaju protokol (elementi koji komuniciraju su peer)

• ne postoji pravi prijenos podataka među slojevima - podaci i kontrolne informacije šalju se sloju ispod sve dok se ne dođe do najnižeg sloja ispod kojeg je fizički medij kojim zaista ide komunikacija

• sučelje (interface) između susjednih slojeva definira koje primitivne operacije i servise donji sloj nudi gornjem

• skup slojeva i protokola čini mrežnu arhitekturu (network architecture)

• lista protokola, po jedan za svaki sloj, čini stog protokola (protocol stack)

• dizajn mreže razbija se na dizajn pojedinih slojeva

Primjer:

Slika: primjer komunikacije na više nivoa  (Tanenbaum, 1996)

Primjer:

• prenosi se poruka M: proizveo ju je neki aplikacijski proces koji se izvodi u 5. sloju

Slika: primjer komunikacije u mreži s 5 slojeva (Tanenbaum, 1996)

• prava komunikacija - između slojeva n i n-1 preko n/n-1 sučelja

• virtulana komunikacija -  slojevi n međusobno komuniciraju protokolima

• svaki sloj mora imati mehananizam za identificiranje pošiljaoca i primaoca; ako postoji više odredišta potrebna određena vrsta adresiranja

• pravila za prijenos podataka:

  - da li putuju u jednom smjeru (simplex komunikacija), u oba ali ne istovremeno (half-duplex) ili u oba istovremeno (ful-duplex)

  - koliko logičkih kanala ima i koji su im prioriteti (npr. 1 za obične i 1 za hitne podatke)

   

• kontrola pogreški: koriste se kodovi za utvrđivanje i ispravljenje pogreški u prijenosu (postoji ih više, oba sloja moraju koristiti isti)

• utvrđivanje da su svi dijelovi poruke stigli, te da su složeni u pravilnom redoslijedu

• kako riješiti problem zagušenja zbog brzog pošiljaoca podataka, a sporog primaoca

• problem nemogućnosti nekih slojeva da prihvaćaju proizvoljno dugačke poruke: potreban mehanizam za razdvajanje, prenošenje i ponovno sastavljanje poruka

• multiplexing: ista veza se koristi za više neovisnih prijenosa (zbog ekonomičnosti)

• odabiranje puta (rute) od više mogućih koji postoje između izvora i odredišta

1.3. Sučelja i servisi

• entitet (entity) - aktivni element u sloju, može biti softverski (npr. proces) ili hardverski (npr. čip)

• peer entiteti - entiteti u istom sloju na različitim računalima

• entitet n je davaoc usluga (service provider) za entitet n+1 koji je primaoc usluga (service user)

• SAP (Service Access Points) - pristupne točke sloja n tj. mjesta gdje n+1 sloj može pristupiti ponuđenim servisima; svaki SAP ima jedinstvenu adresu

• sloj n+1 šalje IDU (Interface Data Unit) sloju n

• IDU se sastoji od:

  • kontrolnih informacija (nisu dio podataka nego trebaju sloju niže razine)

  • SDU (Service Data Unit) - šalju se preko mreže peer entitetu i onda gore sloju n+1

• sloj n može SDU podijeliti na pojedine PDU (Protocol Data Unit) od kojih svaki ima zaglavlje

Slika: Slojevi i sučelja (Tanenbaum, 1996)

• slojevi nude 2 tipa usluga (servisa) za slojeve ispod njih:

  • slijedna (connection-oriented) - usluga usmjerena povezivanju; veza se uspostavi, koristi i oslobađa (kao telefonski sistem)

  • neslijedna (connectionless) - usluga bez spajanja (konekcije); svaka poruka ima adresu i putuje neovisno od ostalih (kao pošta)

   

• Po kvaliteti usluga razlikuju se:

  • pouzdani (reliable) - nikad ne gube podatke, traži se potvrda primanja svake poruke pa se javljaju zastoji, npr. za slanje datoteka

  • nepouzdani (unreliable) - u smislu: bez potvrde primanja
     

Usluge se formalno opisuju skupom primitiva ili operacija dostupnih entitetima koji žele koristiti uslugu; mogu se podijeliti, na primjer, u 4 klase:
 

Odnos usluga i protokola:

• usluga – skup operacija koje sloj osigurava za sloj iznad njega; ne definira se kako su te operacije implementirane; odnosi se na sučelje među slojevima,
• protokol – koriste ga entiteti za implementiranje definicija usluga; protokol se može promijeniti, ali tako da se ne promijeni usluga vidljiva za korisnike protokola

Slika: Odnos usluga i protokola (Tanenbaum, 1996)

2. REFERENTNI MODELI

2.1. OSI (Open System Interconnection) REFERENTNI MODEL

• model je predložila ISO (International Standards Organization) kao prvi korak prema međunarodnoj standardizaciji protokola koji se koriste u različitim slojevima
• sustavi otvoreni za komunikaciju sa drugim sustavima
• 7 slojeva

Slika: OSI refrentni model (Tanenbaum, 1996)

1. Fizički sloj (Phisycal)

• predstavlja skup pravila koja se odnose na korištenje hardvera u prijenosu podataka: definiraju se mehanička (na pr. dimenzija priključka, raspored pinova), električka (dozvoljeni naponi), funkcionalna (značenje pojedinih signala) i proceduralna (dozvoljeni redosljed signala) svojstva medija za prijenos

• osnovna funkcija: prenošenje bitova komunikacijskim kanalom

2. Sloj podatkovne veze (prijenosa podataka - Data Link)

• osigurava pouzdaniji prijenos od fizičkog sloja što se postiže formiranjem paketa (okvira – frames) koji na kraju imaju posebno polje koje se provjerava na prijemnoj strani da se utvrde ev. greške

• sloj treba riješiti probleme zbog oštećenih, izgubljenih ili ponovljenih okvira

• osigurava prijenos paketa između 2 direktno spojena računala između kojih nema drugih dodatnih

3. Mrežni sloj (Network)

• kontrolira operacije u podmreži (subnet) tj. osigurava komunikaciju između 2 računala kroz mrežu

• osnovna funkcija: usmjeravanje (routing) paketa optimalnim putem

4. Prijenosni sloj (Transport)

• uspostavlja vezu između programa (procesa) na udaljenim računalima

• pravi “end-to-end” sloj tj. program na izvornom stroju vodi konverzaciju sa sličnim programom na odredišnom stroju (kod nižih slojeva to se vrši sa neposrednim susjedima)

• neke od funkcija: prepoznavanje i ispravljanje greški, multipleksiranje, kontrola toka

5. Sloj sastanka (Session)

• sastanak (sesija) - razdoblje rada

• implementiraju se funkcije koje proširuju funkcije prijenosnog sloja i koje ovise o računalnom i operacijskom sustavu na kojem se nalaze

• neke od funkcija: upravljanje dijalogom (da li promet može ići istovremeno u jednom ili oba smjera), sprečavanje da obje strane pokušaju izvesti istu operaciju istovremeno, postavljenje točaka provjere (sinhronizacije) potrebnih u slučaju prekida veze

6. Sloj predstavljanja (Presentation)

• za razliku od donjih slojeva koji samo žele pouzdano prenijeti bitove s jedne na drugu stranu, ovaj sloj se bavi sintaksom i semantikom prenošenih informacija

• na primjer, na različitim računalima se koriste različiti kodovi za predstavljanje znakova i ovaj sloj mora osigurati ispravnu razmjenu podataka među njima bez obzira na te razlike

7. Aplikacijski sloj (Application)

• definiraju se usluge i protokoli po kojima komuniciraju mrežni aplikacijski programi kao što je na pr. e-mail, prijenos datoteka i sl.

• OSI razlikuje 3 koncepta: usluge, sučelja i protokole

• OSI model ne navodi točne servise i protokole za svaki sloj nego samo što svaki sloj treba raditi

• općeniti model, nastao prije protokola

2.2. TCP/IP referentni model

• koristio ga je ARPANET danas Internet

• fleksibilna arhitehtura sa ciljem: veza između izvorišnog i odredišnog računala mora ostati uspostavljena iako su neki uređaji ili prijenosne linije između njih prestale funkcionirati

• 4 sloja:
   

Slika: Usporedba OSI i TCP/IP refrentnih modela (Tanenbaum, 1996)

1. Internet sloj radi sa IP (Internet Protocol) paketima koje usmjerava optimalnim putem; ostvaruje komunikaciju između dva udaljena računala

2. Prijenosni sloj (Transport) – ostvaruje komunikaciju među peer procesima korištenjem protokola: TCP (Transmission Control Protocol) i UDP (User Datagram Protocol)

   • TCP – omogućuje pouzdanu slijednu komunikaciju i baza je za više protokole koji zahtjevaju da se podaci prenesu bez greške (na pr. telnet, ftp)

   • UDP – nepouzdana neslijedna komunikacija (na pr. za prenošenje govora, videa)

    

3. Aplikacijski sloj (application) sadrži sve protokole višeg nivoa (u početku virtualni terminal (TELNET), prijenos datoteka (FTP), elektronička pošta (SMTP), zatim i DNS, NNTP, HTTP…)

4. Sloj host-mreža (Host-to-Network) – nije definiran protokol kojim se host veže za mrežu, različit na različitim hostovima i mrežama

Slika: Protokoli kod TCP/IP modela (Tanenbaum, 1996)

• TCP/IP model - obrnuto od OSI: prvo su nastali protokoli, a model je samo opis postojećih protokola

• jedna od prvih implementacija TCP/IP je dio Berkeley UNIX-a
   

2.3. “Hibridni model”

• model (Tanenbaum, 1996) koristi najbolje od OSI i TCP/IP: opis modela je od OSI, ali su protokoli od TCP/IP (u suštini je bliži TCP/IP)

• 5 slojeva:
   

3. MREŽNI STANDARDI

1. de facto – dogodili su se bez formalnog plana
2. de jure – formalni standardi koje je donijela neka organizacija (ili uspostavljena od vlade ili neformalna organizacija)

neke važnije organizacije:

• ITU-T (ranije CCITT) - International Telecommunication Union, sektor za telekomunikacije – donosi preporuke na području telekomunikacija  (telefonije i podatkovne komunikacije)
  • na primjer, međunarodni standard V.24 (ili EIA RS-232) specificira raspored i značenje pinova na konektoru
• ISO (International Standards Organization) – donosi međunarodne standarde iz različitih područja
  • na primjer, OSI standard
• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - standardi u području elektrotehnike i računarstva
  • na primjer, IEEE 802 standardi za lokalne mreže
• Internet Society – Internet standardi (manje "strogo" donošenje), faze:

1. predloženi standard (Proposed Standard) – osnovna ideja mora biti potpuno objašnjena u RFC (Request For Coments) tehničkom izvješću koji je spremljen on-line i dostupan svakom zainteresiranom
2. standard u razvoju (Draft Standard) – implementacija koja se testira na barem 2 neovisna mjesta 4 mjeseca
3. Internet standard – ako uspije 2. faza, RFC postaje standard