PC Zenith reportaža: Sajam glazbe i multimedije (Zagreb, Hrvatska, 7.

PC Zenith -> Članci -> Reportaže -> Sajam glazbe i multimedije (Zagreb, Hrvatska, 7. - 11.11.2007.)

TCP-IP PROTOKOL

1.1. INTERNET

Što je Internet?

Internet je zapravo svjetska mreža u kojoj međusobno povezane mreže koriste internetski protokol koji omogućuje komunikaciju i pristup raznim uslugama putem računala. Najvažniji internetski protokol je Internet Protocol (IP), koji se koristi kao osnovni mehanizam dostave podatkovnih jedinica za sve ostale protokole.

1.2. INTERNET PROTOCOL

Internet protokol daje nepouzdanu, nespojnu (connectionless) uslugu dostave protokolnih podatkovnih jedinica mrežnog sloja - datagrama, od izvora do središta. Važno je spomenuti da se izvor i odredište mogu nalaziti u različitim mrežama te da put dostave datagrama općenito može prolaziti kroz više u različitim mrežama te da put dostave datagrama općenito može prolaziti kroz više različitih mreža. U tom slučaju, IP sam za sebe nije dovoljan za dostavu datagrama od izvora do odredišta, već za to treba podršku ostalih protokola mrežnog sloja-protokola usmjeravanja i kontrolnih protokola.
IP brine isključivo o najboljoj mogućoj isporuci datagrama, a koristi zaštitni kod samo za otkrivanje i odbacivanje datagrama s pogreškom. IP ne vodi računa je li datagram došao na odredišnu stranu ili ne, jesu li datagrami došli u ispravnom redoslijedu i je li neki datagram uvišestručan.

1.3. Slika 1. Format IP datagrama

IP zaglavlje ima sljedeća polja:

* Verzija: inačica IP-a (u današnjem mrežama IPv4)
* IHL: duljina zaglavlja: broj 32-bitnih riječi (od 5 do 15)
* TOS: vrsta usluge: oznaka kvalitete usluge tražene za datagram
* Duljina: broj okteta u datagramu, uključujući zaglavlje (najviše 65535)
* Identifikacija: jedinstveni broj datagrama, isti za sve fragmente
* Zastavice: 3 bita rezervirana za oznake vezane uz fragmentiranje
* Mjesto fragmenta: ako se radi o fragmentu, oznaka za izračunavanje njegovog smještaja u fragmentiranom datagramu
* TTL: vrijeme života: najveći dopušteni broj usmjeritelja kroz koje datagram može proći prije nego što bude odbačen (na svakom usmjeritelju TTL se umanjuje za jedan)
* Protokol: oznaka protokola višeg sloja čije podatke IP nosi (npr. TCP, UDP)
* Zaštitna suma zaglavlja: zaštitni kod za otkrivanje pogrešaka
* Izvorišna IP adresa: IP adresa s koje se odašilje datagram
* Odredišna adresa: IP adresa na koju se šalje datagram
* Opcije: posebne izborne mogućnosti, mpr. Za izvorno određivanje puta i sigurnosti
* Punjenje: popunjavanje zaglavlja nulama do višekratnika od 32 bita
* Nakon zaglavlja slijede podaci višeg (transportnog) sloja

2. OSTALI PROTOKOLI MREŽNOG SLOJA

Kontrolni protokoli Internet Control Message Protocol (ICMP) i Internet Group Management Protocol (IGMP) su sastavni dijelovi IP-a, iako koriste IP kao dostavni mehanizam. ICMP služi za dojavu pogrešaka prilikom usmjeravanja i dostave datagrama, upravljanje tokom i neke druge funkcije nadgledanja i upravljanja, dok IGMP služi za prijavu i odjavu sučelja krajnjeg uređaja u skupinu primatelja kod više odredišnog razašiljanja.

2.1. PROTOCOL RAZLUČIVANJA ADRESE

Protokol Adress Resolution Protocol (ARP) je mrežno - specifični standardni internetski protokol koji je odgovoran za pridruživanje fizičke adrese odabranoj IP adresi.
Slika 2. nam govori o primjeni ARP-a u lokalnoj mreži. Računalo A šalje datagram računalu D u istoj mreži. IP adresa računala D je 151.13.15.151. Računalo A u svojem ARP spremniku (cache) provjerava je li mu za odredišno računalo već upisana fizička adresa. Ako nije, računalo A pošalje opći upit (broadcast) u lokalnoj mreži, koristeći ARP zahtjev na koji se odaziva računalo D s podatkom o svojoj MAC adresi.

Slika 2. Primjena ARP-a

Računalo A zatim koristi dobivenu MAC adresu za adresiranje okvira sloja pristupa mediju i sprema je u spremnik za eventualnu buduću uporabu unutar propisnog vremena u kojem se adresa mora osvježiti.

2.2. PROTOKOLI USMJERAVANJA

Protokoli za unutrašnje usmjeravanje koji se najčešće upotrebljavaju u Internetu su Routing Information Protocol (RIPv2) i Open Shortest Path First (OSPF),dok je de facto standard za vanjsko usmjeravanje Border Gateway Protocol (BGPv4). BGP koristi besklasno usmjeravanje.

3. TRANSPORTNI SLOJ

Najvažniji internetski protokoli koji djeluju na transportnom sloju su Transmission Control Protocol (TCP) i User Protocol (UDP). Transportni sloj daje potporu komunikaciji između krajnjih računala (host to host), odnosno između procesa. Transportni protokoli općenito imaju različita svojstva po pitanjima upravljanja toka, pouzdanosti, očuvanja redoslijeda paketa, itd., tako da izbor transportnog protokola za svaki pojedini slučaj ovisi o potrebama aplikacije.

3.1. TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL

Transmission Control Protocol daje spojnu uslugu transporta struje okteta povrh ne spojno orijentiranog IP-a, čime uspostavlja logičku vezu između procesa na krajnjim računalima. TCP osigurava pouzdan transport s kraja na kraj pomoću retransmisije i mehanizma potvrde, uz očuvani redoslijed struje okteta i upravljanje transportnom vezom.

TCP sadrži sljedeće funkcije:

* Osnovni transport podataka
* Pouzdanost
* Adresiranje i multipleksiranje
* Upravljanje tokom
* Upravljanje vezom
* Prioritet i sigurnost

U internetskoj terminologiji TCP paket naziva se TCP segment.

Slika 3. Format TCP segmenta

TCP zaglavlja sadrži sljedeća polja:

* Izvorišna vrata: broj vrata procesa pošiljatelja na izvorišnoj strani
* Odredišna vrata: broj vrata procesa primatelja na odredišnoj strani
* Broj paketa: redni broj okteta koji je prvi u promatranom paketu
* Broj potvrde: broj sljedećeg okteta kojeg primatelja treba primiti
* Duljina zaglavlja: broj 32-bitni riječi sadržanih u zaglavlju
* Rezerv: bitovi rezervirani za buduće potrebe, ne koriste se
* Upravljački bitovi: bitovi za potvrdu i upravljanje transportnom vezom
* Veličina prozora: najveći dopušteni broj okteta koje predajnik smije poslati prije prijama potvrde
* Zaštitna suma zaglavlja: zaštitni kod za otkrivanje pogrešaka u zaglavlju
* Pokazivač hitnosti: pokazivač na početak hitnih podataka (urgent dana) za koje se traži hitna, odnosno prioritetna obrada (npr. korisnički prekid kod interaktivnog rada (Ctrl+C),
* Opcije: posebne mogućnosti
* Punjenje: popunjavanje zaglavlja nulama do višekratnika od 32 bita.

Slika 4. prikazuje primjer uspostave logičke TCP veze između procesa A i B, pokrenutim na računalima X i Y. treba reći da logička veza između procesa nije istoznačna uspostavljenom putu. Pojedinačni paketi u istoj logičkoj vezi mogu prolaziti kroz mrežu različitim putevima budući da se usmjeravanje provodi preko nespojenog protokola IP.

Slika 4. Uspostava TCP veze među procesima

Krajnje točke komunikacije između procesa nazivaju se priključnicama (socket), a veza ostvarena putem dviju priključnica naziva se asocijacija. Priključnica je definirana trima parametrima:

* Transportni protocol (npr. TCP)
* IP adresa (npr. 161.53.19.10)
* Broj vrata (npr. 80 za HTTP)

Slika 5. prikazuje primjer s trima računalima (A, B, C). Računalo A s adresom 152.22.41.55., ima pokrenuta dva klijentska procesa. Jedan proces je Web preglednik (klijent) koji preko vrata 33553 komunicira s Web poslužiteljem na dobro znanim vratima 80 na računalu B (adresa 195.53.11.5). Drugi proces je transfer datoteka pokrenut na vratima broj 33522 koji vrše slanje podataka s računala B na dobro znanim vratima 21. protokoli HTTP (za Web) i FTP (za transfer datoteka) koriste TCP kao transportni protokol.

Slika 5. Primjer s priključnicama

Treba napomenuti da poslužitelji asocijaciju uvijek otvaraju na istim, dobro znanim vratima, dok klijenti za svaki proces koriste nov asocijaciju, odnosno vrata. Npr. računalo C otvara transfer datoteka a računala B na vratima 21 koristeći asocijaciju 3.

3.2. USER DATAGRAM PROTOCOL

User Datagram Protocol (UDP) je jednostavni protokol koji daje nespojnu, nepouzdanu uslugu transporta UDP paketa povrh IP-a. Budući da UDP daje minimalnu nadgradnju iznad IP-a, format UDP paketa (sl.6) puno jednostavniji u odnosu na TCP.

UDP zaglavlje sadrži sljedeća polja:

* Izvorišna vrata: broj vrata procesa pošiljatelja na izvorišnoj strani
* Odredišna vrata: broj vrata procesa primatelja na odredišnoj strani
* Duljina: broj okteta u UDP paketu, uključujući zaglavlje i podatke
* Zaštitna suma zaglavlja

Zaključujemo da o pouzdanosti, ukoliko je to potrebno, brine sama aplikacija (za razliku od aplikacija koje koriste TCP). Neke od aplikacija koje se temelje na protokolu UDP su Trivial File Transfer Protocol (TFTP), Domain Name System (DNS) i Simple Network Management Protocol (SNMP).

ZAKLJUČAK

Protokol IP pruža ne spojnu (Connectionless), odnosno datagramsku mrežnu uslugu. Mrežna povezanost temelji se na načelu komunikacije paketa, pri čemu se paketski komutatori u Internetu nazivaju usmjeriteljima (router).
Povrh osnovne mrežne povezivosti temeljene na IP-u, gradi se cjelokupna internetska arhitektura, na koju se sam naziv Internet odnosi u širem, općenitijem smislu. Internetska arhitektura naziva se još i TCP/IP arhitektura, prema dvama najvažnijim protokolima, transportnom protokolu Transmission Control Protocol (TCP) i već spomenutom IP-u.

LITERATURA

Osnovne Arhitekture mreža 1. izdanje; Zagreb 2003
Autori knjige:
Doc. Dr. sc. Alen Bažant
Mr. sc. Gordan Gledec
Mr. sc. Željko Ilić
Dr. sc. Gordan Ježić
Prof. Dr. sc. Mladen Kos
Prof. Dr. sc. Marijan Kunštić
Prof. Dr. sc. Ignac Lovrek
Prof. Dr. sc. Maja matijašević
Prof. Dr. sc. Branko Mikac
Prof. Dr. sc. Vjekoslav Sinković

by David žerjav, prosinac 2007. PC Zenith, Sva prava pridržana.