Softver telekomunikacionih sistema

Univerzitet u Novom SaduFakultet tehničkih naukaDepartman za energetiku, elektroniku i

telekomunikacije

Katedra za telekomunikacije i obradu signala

Referentni modeli

Sadržaj

• Uvod u mrežne komunikacije

• Mrežna infrastruktura

• Referentni modeli

• TCP/IP model komunikacije

Uvod u mrežne komunikacije

Šta je to mrežni softver?

• Mrežni softver je složena struktura koja je organizovana kao skup slojeva (layers) ili nivoa (levels). – Broj slojeva, imena, sadržaj i

funkcija razlikuju se od mreže do mreže

– Svaki sloj komunicira samo sa slojem iznad njega i nudi usluge višim slojevima

– Dogovor između dva entiteta o tome kako treba da protiče njihova međusobna komunikacija, naziva se protokol (protocol).

Šta karakteriše svaki sloj?

• Svaki sloj mrežnog softvera karakteriše:– Mehanizam za raspoznavanje pošiljaoca i primaoca– Protokolom definisan broj logičkih kanala po vezi i

njihov prioritet– Kontrola grešaka – Mehanizam sa informacijom o redosledu poruka– Kontrola toka (eng. flow control) zbog

neusaglašenosti brzine slanja i primanja– Mehanizmi za zaustavljanje prenošenja i ponovno

slanje poruke– Dogovaranje više slojeva oko izbora optimalne putanje

kada postoji veći izbor (više putanja - rutiranje).

Šta se podrazumeva pod uslugom?

• Usluga (eng. service) je skup osnovnih operacija koje sloj obezbeđuje sloju iznad sebe.

– Definiše operacije koje konkretan sloj izvršava za račun korisnika (način izvršavanja tih operacija je sakriven)

– Vezuje se za interfejs između slojeva, pri čemu je donji sloj davalac, a gornji sloj korisnik usluge.

• Svaki servis je specificiran skupom primitiva (tj. operacija: Zahtev, Oznaka, Odgovor ili Potvrda) i parametara (većina primitiva ima parametre).

Vrste usluga?

• Svaki sloj, može da ponudi sloju iznad sebe dve vrste usluga: – Usluge sa uspostavljanjem direktne veze i – Usluge bez uspostavljanja direktne veze.

• Usluge mogu biti pružene:– Bez potvrđivanja prijema tzv. usluga datagrama (eng.

datagram service), – Sa potvrdom o prijemu datagrama (eng. acknowledged

datagram service).

• Postoji i usluga odgovaranja na zahtev (eng. request-replay service) gde pošiljalac šalje datagram sa zahtevom, a od servera dobije odgovor (komunikacija po modelu klijent-server).

Komunikacioni protokol

• Komunikacioni protokol definiše skup pravila o formatu i značenju poruka (paketa) koja se razmenjuju između procesa istog sloja, a za potrebe upravljanja komunikacijom. – Procesi koriste protokole za realizaciju

definisanih usluga.

• Osnovni elementi protokola– Sintaksa: definiše izgled poruka

– Semantika: definiše značenje poruka

– Timing: definiše vreme slanja poruka.

Terminologija

• Peer entiteti – strane koje komuniciraju jedna sa drugom preko istog sloja.

• Svaki sloj razmenjuje poruku (podatak i kontrolna informacija) sa odgovarajućim slojem istog nivoa na udaljenom računaru.

• PDU (eng. Protocol Data Unit) – podatak koji se razmenjuje između dva entiteta istog sloja, ali na različitim računarima.

• Servis – priprema podataka koji se razmenjuju između dva sloja.

Mrežna infrastruktura

Šta čini mrežnu infrastrukturu?

• Mreža u suštini predstavlja grupu uređaja koji su međusobno povezani i čiji je zadatak da omoguće komunikaciju i razmenu podataka između klijenata na istoj ili različitim geografskim lokacijama.

• Sastoji se od uređaja koji se umrežavaju i mrežne infrastrukture koja ih povezuje.

• Infrastruktura mreže se sastoji iz:– Linkova (bakarni kablovi, optički kablovi, wireless sistemi i

sl.)

– Mrežnih čvorova (habovi, bridževi, svičevi, ruteri i dr.).

Kako se dele mreže?

• Mreže se dele na:– Javne (eng. Public Data

Networks): Paketske i mreže sa komutacijom kola koje osnivaju i kojima upravljaju nacionalni autoriteti za upravljanje mrežama

– Privatne mreže (eng. Private Networks): Instaliraju se i održavaju na prostoru preduzeća i drugih javnih ili privatnih organizacija koje ih poseduju.

Kako se mreže klasifikuju?

• Mreže se obično klasifikuju prema:

– Geografskoj veličini

– Broju čvorova

– Brzinama prenosa podataka

– Tehnologijama

– Topologijama i sl.

Šta je topologija mreže?

• Topologija mreže definiše načine, vrste i strukture povezivanja mrežnih elemenata u razne topološke mape.

• Topologija mreže može biti:– Fizička: Govori o fizičkom rasporedu

korisničkih i mrežnih komponenti i o vrsti kablova i druge infrastrukture koja se koristi za njihovo povezivanje.

– Logička: Objašnjava način na koji se razmenjuju tj. prenose podaci u mreži (od jednog do drugog uređaja) bez obzira na njihovu fizičku povezanost.

Šta je budućnost mreže?

Referentni modeli

Referentni modeli

• Referentni modeli su teorijski, na hijerarhiji zasnovani modeli koji efikasno opisuju organizaciju telekomunikacionih poslova i definišu uputstva za njihovo realizaciju. – Međusobno komuniciraju samo uređaji koji koriste isti

referentni model.

• Danas se izučavaju i koriste sledeći referentni modeli:– OSI model: poseduje teorijsku vrednost, celovit je i dobro

definisan, ali je ujedno i veoma složen (napušten je i više se ne koristi)

– TCP/IP model: koristi se najviše zbog jednostavnosti implementacije uprkos određenim nedostacima.

– Drugi modeli: SNA, DECNET, NETBIOS , ... danas se skoro i ne koriste.

ISO OSI referentni model

• Nepostojanje jedinstvenog standarda koji reguliše interfejse, formate i procedure usporava razvoj računarskih mreža.

– Razvoj je značajno ubrzan kada je ISO 1984. godine objavila svoj 7-slojni referentni model mrežne arhitekture (ISO-OSI).

• ISO OSI model karakteriše:

– Sedam slojeva

– Mrežno zavisni i mrežno nezavisni slojevi.

Aplikacioni sloj

Prezentacioni sloj

Sloj sesije

Transportni sloj

Mrežni sloj

Data link sloj

Fizički sloj 1

2

3

4

5

6

7

Karakteristike ISO OSI modela

Tok podataka

bitovi

P A podaci

Medij za prenos

STND D

Aplikacioni sloj

Prezentacioni sloj

Sloj sesije

Transportni sloj

Mrežmi sloj

Data link sloj

Fizički sloj

Aplikacioni sloj

Prezentacioni sloj

Sloj sesije

Transportni sloj

Mrežni sloj

Data link sloj

Fizički sloj

P A podaciSTN

P A podaciST

P A podaciS

P A podaci

A podaci

Proces slanja Proces prijemaVirtualni tok podataka

STVARNI TOK PODATAKA

Zaglavlje Završni bajtovi

TCP/IP protokol stek

• TCP/IP protokol stek (referentni model) ili Internet referentni model je napravljen od strane IAB-a (eng. Internet Architecture Board) i karakterišu ga:

– Četiri sloja

– Mrežno zavisni i mrežno nezavisni slojevi.

Aplikacioni sloj

Transportni sloj

Internet (mrežni) sloj

Network access sloj 1

2

3

4

Šta su osnovni ciljevi?

• Komunikacija mora da se nastavi uprkos gubitku jedne od konekcija.

• Podržani su različiti tipova komunikacije.

• Arhitektura TCP/IP mreža mora da:– Se prilagodi različitim mrežama (kad se kaže mreža, misli

se na sloj veze i sloj fizičkog prenosa podataka)– Dozvoli distribuirano upravljanje resursima– Bude isplativa– Dozvoli priključivanje novih mreža bez poteškoća– Resursi koji se koriste moraju biti javno specificirani i

definisani.

Fleksibilnost arhitekture!

• Ideja je bila da se za svu računarsku komunikaciju koristi samo jedan protokol, ali je brzo postalo jasno da je to nerealno. – Protokol je trebalo da podrži servise kategorizovane po

različitim zahtevima, kao što su odlaganje, propusni opseg i odstupanje.

• TCP/IP nije lako mogao da se prilagodi ovim zahtevima, pa je dalji razvoj nastavljen na konceptima slojevite hijerarhije.

• Odlučeno je da se IP i TCP razdvoje i da se projektuje još jedan novi transportni protokol (UDP).

Prednosti i nedostaci TCP IP referentnog modela

Povezanost slojeva ISO OSI i TCP IP modela

Aplikacioni sloj

Prezentacioni sloj

Sloj sesije

Transportni sloj

Mrežni sloj

Data link sloj

Fizički sloj

ISO OSI referentni model

Aplikacioni sloj

Transportni sloj

Internet sloj

Network access

TCP/IPReferentni mdel

TCP/IP model komunikacije

End-to-End komunikacija

• Komunikacija s kraja na kraj (eng. end-to-end communication) – aplikacije i servisi na jednom kraju veze komuniciraju sa aplikacijama i servisima na drugom kraju “veze”.

• TCP/IP model komunikacije obuhvata šest koraka:– Stvaranje podataka

– Segmentacija i enkapsulacija

– Adresiranje

– Priprema za prenos preko medija

– Transportovanje podataka

– Dostava ciljanoj aplikaciji.

Aplikacioni sloj

Transportni sloj

Internet sloj

Network access sloj

Aplikacioni sloj

Transportni sloj

Internet sloj

Network access sloj

Internet sloj

Data link sloj

Medij za prenos

Krajnji računar Krajnji računarPosrednički uređaj

Stvaranje podataka

• Prvi korak u TCP/IP komunikaciji je stvaranje podataka na aplikativnom nivou krajnjeg uređaja (izvorni host).

• Podaci se kreću kroz TCP/IP protokol stek tako što svaki sloj ispod aplikacionog enkapsulira zaglavlje koje sadrži informaciju o protokolima za komunikaciju na tom sloju.

• Podaci se kanalima komunikacije isporučuju do hosta primaoca, gde hijerarhijski nastavljaju ka aplikacionom sloju.

• Protokoli na izvoru i primaocu su u interakciji da bi obezbedili end-to-end isporuku podataka preko mreže.

Segmentacija i enkapsulacija

• Drugi korak u TCP/IP komunikaciji je segmentacija i enkapsulacija podataka “niz” TCP/IP protokol stak.

• Podaci se na transportnom sloju dele u manje ili više upravljive delove – segmente, od kojih svaki ima zaglavlje.

• Unutar zaglavlja su uključeni redni broj segmenta i identifikator (broj porta) koji odredišnom hostu kaže kojoj je aplikaciji namenjena poruka.– Slučajno generisan izvorni port dodat je da bi klijent

mogao da isprati komunikaciju u povratku i prosledi podatke odgovarajućoj aplikaciji.

Adresiranje

Priprema za prenos

• Sloj mrežnog interfejsa (eng. Network access layer) je zadužen da prima pakete sa Internet sloja i priprema ih za prenos preko medijuma (pravi frejmove sa zaglavljem sa fizičkim adresama i trailer-om).

Transport podataka

• Podaci se transportuju (prenose) kroz mrežu, koja se sastoji od različitih medija i posredničkih uređaja na sledeći način:

– Ako su izvorni i odredišni host u istoj mreži paket se isporučuje preko lokalnog medijuma, u suprotnom može se prenositi preko više mreža, različitih tipova medija i kroz mnoge rutere.

– Na granici svake mreže, posrednički uređaj (obično ruter), deenkapsulira frejm da bi iz zaglavlja pročitao adresu odredišta.

– Kada se utvrdi odredište, ruter bira najbolji put, paket enkapsulira u novi frejm i šalje ga dalje ka destinaciji.

Dostava ciljanoj aplikaciji

• Na odredišnom računaru, podaci se kroz TCP/IP protokol stek prenose od sloja mrežnog interfejsa do ciljane aplikacije.

• Kroz svaki sloj vrši se deenkapsulacija i rekonstrukcija podataka.

Hvala na pažnji!

University of Novi SadFaculty of Technical SciencesDepartment of Power, Electronic and

Telecommunication Engineering

Chair of Telecommunications and Signal Processing