Hálózatok Alapismeretek OSI hálózati modell
A hálózatok logikai és fizikai szabványosításában résztvevő szervezetek: ANSI (American National Standards Institute) EIA (Electronic Industries Alliance) TIA (Telecommunications Industry Association) IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) ISO (International Organization for Standardization) ITU (International Telecommunication Union); globális távközlési kérdések ISOC (Internet Society) IAB (Internet Architecture Board); az Internet fejlődésének ügye IETF (Internet Engineering Task Force); protokollok ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers); IP címek és domainnevek
ISO kezdeményezésre az 1980-as évek elején egy általános, nyílt ajánlást fogalmaztak meg a gép-gép közötti kommunikációkra OSI = Open Systems Interconnection (Nyílt Rendszerek Összekapcsolása, 1984) A hálózati kommunikációt 7 rétegbe sorolja Fizikai (Physical) Adatkapcsolati (Data Link) Hálózati (Network) Szállítási (Transport) Viszony (Session) Megjelenítési (Presentation) Alkalmazási (Application)
Miért jó a rétegezett architektúra? Egy protokoll megvalósítása túl összetett lenne minden összetevőjét egyben kezelve Szétbontva könnyebben kezelhető és áttekinthető Rugalmasabban fejleszthetők, cserélhetők le részei (pl. vezetékről WIFI-re, de felette az IP rendszer változatlan marad!) Gyártófüggetlen megvalósítások hozhatók létre, a gyártók csak a hálózat bizonyos rétegeivel kell foglalkozzanak
Minden réteg csak a rá vonatkozó feladatot végzi, és logikailag csak az azonos funkciójú túloldali réteggel cserél adatot, definiált protokollal (horizontális kommunikáció) A rétegek (N) az egyel alatta és felette található rétegekkel állnak csak közvetlen kapcsolatban, interfészeken át (vertikális kommunikáció) Lefelé szolgálatokat vesznek igénybe (N-1) Felfelé szolgálatokat biztosítanak (N+1) Hogyan is történik ez?
Pl. Layer 7 PDU (Protocol Data Unit) Layer 6 SDU (Service Data Unit) N.réteg PDU N-1. réteg SDU Saját fejrész (és zárrész) hozzáfűzése az SDU-hoz (enkapszuláció, beágyazás)
A legfelső, alkalmazási réteg áll kapcsolatban a felhasználó hálózati kommunikációt végző programjával A legalsó, fizikai réteg feladata a hálózati kapcsolatban a bitek továbbítása megfelelő módon a csatornán A modell nem foglalkozik a különböző rétegek hardver-szoftver megvalósításával (mivel?), csak a protokollokkal (hogyan?)
, egy példa 7. Egy cégvezető sürgős levelet akar küldeni a cégtársának külföldön, lediktálja a titkárnőnek A cégtárs megismeri a levél tartalmát 6. A titkárnő a diktálást írott szöveggé alakítja A titkárnő eldönti mi legyen a küldeménnyel, odaadja a főnöknek, felolvassa-e neki, stb. 5. A titkárnő a leírt levelet borítékba teszi és továbbítja az iroda postázójába A titkárnő kiveszi a levelet a borítékból, amit a postázótól kapott 4. 3. 2. Mivel a levél sürgős, a postázó odaadja azt egy csomagküldő cégnek A csomagküldők beteszik a borítékot egy nagyobba és meghatározzák a szükséges utat, repülővel, tehát odaadják a reptéri csomagkezelőknek A reptéren a szállító borítékot egy dobozba teszik, felírják rá a célállomást, és repülőre teszik A postázó megnézi a küldeményt és továbbítja a főnök irodájába A csomagküldő cég saját nyilvántartása szerinti célpontba juttatja a küldeményt és a postázóba adja A reptéren a dobozból kiszedik a szállító borítékot, és az illetékes csomagküldő cégnek továbbítják 1. A repülő a célállomásra indul A repülő szerencsésen megérkezik a célállomásra
Alkalmazási réteg Nem magát a kliensprogramot jelenti! Kapcsolatot biztosít az alkalmazások között (vagy az OS egyes funkciói számára) a hálózaton keresztül, azaz hálózati hozzáférést biztosít az alkalmazásoknak Feladatai A kliensprogram kérését a protokoll szerint megformázza (pl. egy URL-t egy HTTP kérésbe) Gondoskodik a cél felderítéséről, elérhetőségének ellenőrzéséről, a kommunikáció szinkronizálásáról Például HTTP, SMTP, FTP, SSH, DHCP, DNS, stb. (A réteg adatokat kezel, APDU)
Megjelenítési réteg Az alkalmazási réteg számára biztosítja az adatokat olyan formában, ahogyan az fel tudja dolgozni azt (pl. OS-ek közötti adatmegjelenítési különbségek miatt) Sok esetben nincs használva Feladatai Kódolás, konverzió (pl. karakterkonverzió, ASCII, EBCDIC) Titkosítás (pl. TLS, SSL) Tömörítés (A réteg adatokat kezel, PPDU)
Viszony réteg Logikai kapcsolatot épít fel, kezel és bont le Szimplex, félduplex vagy duplex üzemmódot biztosít Végzi a node-ok hozzáférési jogának ellenőrzését Magasabb rétegek felé a szolgáltatásai általában egy API-n keresztül érhetőek el, így a programozónak nem kell ismernie pl. a TCP/IP-t részleteiben ahhoz, hogy használni tudja a csatornát Például NetBIOS, socketek (WinSock, BSD sockets, stb.), RPC hívások Az alkalmazások adatai már elkülönülnek egymástól (A réteg adatokat kezel, SPDU)
Szállítási réteg A node-ok közötti transzparens, hibamentes és gazdaságos adatátvitelért felel (itt lépünk ki a számítógépből) Feladatai A hálózati réteg minőségét javítja felsőbb szintű hibakezeléssel Az adatok szegmentálása (és összeállítása) alsóbb réteg felé Kapcsolatorientált (összeköttetés alapú) mód Virtuális áramkört hoz létre portszámok segítségével Megbízható átvitel, minden csomag megvan, jól, és jó sorrendben Folyamatvezérlés (a fogadó vételi sebessége szerint), nyugtázás Kapcsolatmentes (összeköttetés mentes) mód Megbízhatatlan átvitel, a csomagok elveszhetnek, rossz sorrendben érkezhetnek, vagy duplázódhatnak is (magasabb szintű hibakezelés szükséges), de lehetséges a broadcast/multicast Például TCP, UDP (A réteg adatszegmenseket kezel, TPDU)
Hálózati réteg A forrás és cél node-ok közötti útvonal megtalálása és azon az adatcsomagok eljuttatása Az átvitel módjai lehetnek: Virtuális áramkör alapú (fix, megjegyzett útvonal a node-okban) Datagram alapú (a csomagok más-más útvonalon mehetnek) Feladatai Logikai címzés (Layer 3 cím, IP cím) Útvonalválasztás, csomagtovábbítás, prioritáskezelés, QoS Torlódásvédelem (hirtelen sok csomag, lassú router, stb. miatt) Az adatok fragmentálása (és összeállítása) alsóbb réteg felé Hibakezelés, diagnosztika (pl. hálózat vagy node infók; ICMP) Például IP, IPX (A réteg adatcsomagokat kezel)
Adatkapcsolati réteg A hálózat réteg csomagjait a fizikális, csak helyi hálózati átvitelhez használható méretű részekre darabolja és kereteket képez Két alrétege van (technológiák közti könnyebb átjárásért) LLC (Logical Link Control) (az Ethernet ezt csak részben használja, hibadetektálásra) Szabvány felület a hálózati réteg felé Hibadetektálást, folyamatvezérlést végez MAC (Media Access Control) Fizikális eszközcímeket és ellenőrző adatokat illeszt a keretekhez Fizikai összeköttetést létesít és elküldi az adatokat, MAC szűrést végez Közeghozzáférés-vezérlés, switching, STP, QoS, VLAN Például 802.2, 802.3, Frame Relay, PPP, FDDI, ATM (A réteg adatkereteket kezel)
Fizikai réteg Az adatkapcsolati réteg kereteinek bitjeiből villamos-, optikai- vagy rádiójeleket állít elő az átviteli közegre, elvégzi az adást és a vételt Különböző alrétegeket definiál (PCS, PMA, PMD), hogy ugyan az a technológia különböző átviteli közegeket használhasson (pl. FastEthernet, GigabitEthernet, 10G Ethernet, stb.) Fizikai jellemzők, kábelek, csatlakozók, jelismétlők, frekvenciák, stb. definiálása Például Ethernet 10BASE-2, 100BASE-TX, RS232 (A réteg biteket kezel)