Pýep¡n n¡ na 4. vrstvØ
Jedn¡m z nejnovØjç¡ch marketingovìch hit… v oblasti aktivn¡ch prvk… pro poŸ¡taŸov‚ s¡tØ je schopnost pýep¡n n¡ na £rovni 4. vrstvy neboli tzv. "Layer 4 Switching". Je to nØco, co m  re lnì smysl a konkr‚tn¡ pý¡nos, nebo je to jen pr zdn‚ heslo, kter‚ nepýin ç¡ fakticky nic nov‚ho? A o co vlastnØ jde? 

Ano, Ÿi ne?

Pýenosov‚ protokoly z rodiny protokol… TCP/IP nejsou schopn‚ rozliçovat r…zn‚ druhy provozu a ke vçem pýen çenìm dat…m se chovaj¡ stejnØ, na principu "maxim ln¡ snahy" (anglicky: best effort). Pokud je to mo§n‚, sna§¡ se je pýen çet co nejrychleji, ale pokud to nejde - napý¡klad kv…li moment lnØ nedostateŸn‚ pýenosov‚ kapacitØ - kr t¡ vçechny po§adavky na pýenos rovnomØrnØ. Kv…li tomu m…§e doch zet k r…znìm zdr§en¡m v pýenosu dat, a dokonce i k jejich ztr tØ. 

Vad¡ absence QoS?
To, co s¡tØ TCP/IP postr daj¡, je obvykle oznaŸov no jako QoS (Quality of Service, doslova: "kvalita slu§eb"). VysvØtlen¡ t‚to skuteŸnosti je jednoduch‚: v dobØ, kdy protokoly TCP/IP vznikaly, nebyla takov to podpora pro "kvalitu slu§eb" vy§adov na. Protokoly TCP/IP vznikaly v l…nØ rod¡c¡ho se internetu, pro jeho potýeby a slu§by, a ty v t‚ dobØ mØly t‚mØý vìhradnØ charakter d vkov‚ho pýenosu soubor… Ÿi elektronick‚ poçty a tzv. vzd len‚ho pýihlaçov n¡. Proto onen d…raz na maxim lnØ efektivn¡ vyu§it¡ pýenosovìch cest, byœ za cenu pouh‚ "maxim ln¡ snahy" v…Ÿi pýen çenìm dat…m, ale § dn‚ garance. 

Dnes je ale situace dosti odliçn , a to nejen v internetu, ale i ve vçech s¡t¡ch na b zi TCP/IP. Dnes se objevuje cel  ýada aplikac¡, kter‚ ke sv‚mu fungov n¡ vy§aduj¡ urŸit‚ specifick‚ chov n¡ pýenosov‚ Ÿ sti s¡tØ. Pý¡kladem mohou bìt snahy pýen çet po s¡t¡ch TCP/IP (kter‚ jsou ze sv‚ podstaty paketovìmi s¡tØmi) digitalizovanì lidskì hlas, a to pro potýeby telefonov n¡, v r mci tzv. IP telefonie, resp. telefonie internetov‚. Pro takov‚to "§iv‚" slu§by, mezi kter‚ patý¡ i r…zn‚ druhy video-  a audiokonferenc¡, je velmi d…le§it  rychlost a pravidelnost, s jakou jim budou doruŸov ny jednotliv‚ Ÿ sti dat. S¡tØ na b zi TCP/IP ale nedok §ou d t tØmto "§ivìm" dat…m pýi jejich pýenosu pýednost pýed jinìmi daty, u kterìch rychlost a pravidelnost doruŸov n¡ nemus¡ hr t pý¡liç velkou roli. 
Jinìm pý¡kladem, kterì je asi nejŸastØji uv dØn jako argument pro pýepojov n¡ na 4. vrstvØ, je mo§nost rozkladu z tاe v z vislosti na aplikac¡ch a prob¡haj¡c¡ch relac¡ch. Pýedstav¡me-li si napý¡klad velkì poŸet u§ivatel…, kteý¡ pou§¡vaj¡ urŸitou slu§bu souŸasnØ (napý¡klad chtØj¡ komunikovat se servery virtu ln¡ho mØsta v eCity, abychom nechodili pro pý¡klady daleko), pak veçkerì provoz, kterì generuj¡, je standardnØ smØrov n k jedin‚mu vìkonn‚mu serveru, kterì nemus¡ v§dy "st¡hat" tak velkou z tا. Mo§nìm ýeçen¡m je zý¡dit nØkolik server…, kter‚ by se o z tا podØlily, ale ot zkou je, jak to udØlat. Nen¡ dost dobýe mo§n‚ rozdØlit u§ivatele tak, aby se ka§dì s m obracel na nejm‚nØ vyt¡§enì server, a t¡m se staral o rovnomØrnì rozklad z tاe. To mus¡ bìt realizov no automaticky a z pohledu u§ivatele plnØ transparentnØ - tak aby se u§ivatel v§dy obracel k jedin‚mu poskytovateli urŸit‚ slu§by, ale fakticky byl jeho po§adavek vyslyçen a realizov n takovìm poskytovatelem (serverem), kterì je moment lnØ nejm‚nØ vyt¡§enì. ObecnØji pak m…§e j¡t o takovìto "rozklad" z tاe i v z vislosti na tom, jak  slu§ba je po§adov na - zda jde napý¡klad o po§adavek na WWW str nku, o dotaz do syst‚mu DNS, o po§adavek na soubor z FTP archivu apod.
Ot zka ale je, jak takovìmto po§adavk…m, z vislìm na konkr‚tn¡ aplikaci, co nejl‚pe vyhovØt. To nen¡ mo§n‚ bez dostateŸn‚ znalosti konkr‚tn¡ch aplikac¡ ani bez schopnosti rozpoznat z pýen çenìch dat dostateŸnØ pýesnØ, kdy jde o jak‚ po§adavky. Celou vØc pýitom komplikuje i fakt, §e data tvoý¡c¡ konkr‚tn¡ po§adavky mohou bìt pýen çena po jednotlivìch datovìch paketech, kter‚ vçak tvoý¡ urŸitì logickì celek - a tak nen¡ mo§n‚ zpracov vat ka§dì datovì paket nez visle na ostatn¡ch, ale je nutn‚ uva§ovat jejich vz jemn‚ vazby (napý¡klad po§adavek pýen çenì v podobØ nØkolika datovìch paket… je týeba zpracovat v§dy stejnØ, napý. smØrovat jej stejn‚mu serveru). JeçtØ dalç¡ komplikac¡ jsou logick‚ vazby, je§ vyplìvaj¡ ze spojovan‚ho charakteru r…znìch relac¡ na aplikaŸn¡ £rovni: Pokud konkr‚tn¡ u§ivatel zaŸne komunikovat s konkr‚tn¡m fyzickìm serverem a tato komunikace m  spojovanì charakter a podobu relace (tj. m  nØjakou historii a dalç¡ pr…bØh), pak vçechny d¡lŸ¡ po§adavky mus¡ bìt fakticky smØrov ny ke stejn‚mu fyzick‚mu serveru, aby byla zajiçtØna potýebn  logick  kontinuita. A to opravdu nen¡ jednoduch‚, zejm‚na pro zaý¡zen¡ zajiçœuj¡c¡ potýebnì rozklad z tاe, proto§e to vy§aduje dosti hlubokou znalost konkr‚tn¡ aplikace i pomØrnØ velkou inteligenci pro pý¡sluçn‚ rozhodov n¡. 

Mo§n‚ cesty k ýeçen¡
Neschopnost s¡t¡ postavenìch na b zi TCP/IP vyhovØt vìçe naznaŸenìm po§adavk…m je samozýejmØ zn ma ji§ delç¡ dobu a snahy ýeçit tento probl‚m tak‚ nejsou zcela nov‚. V souŸasn‚ dobØ existuj¡ dva hlavn¡ pý¡stupy k ýeçen¡, liç¡c¡ se svou podstatou. 

Prvn¡m mo§nìm pý¡stupem je modifikace pýenosovìch vlastnost¡ s¡t¡ TCP/IP, tak aby vedle dosavadn¡ho zp…sobu fungov n¡ pýenosov‚ Ÿ sti s¡tØ vznikl urŸitì "vyhrazenì kan l" s lepç¡mi pýenosovìmi vlastnostmi (hlavnØ: schopnì garantovat kvalitu pýenosovìch slu§eb). Konkr‚tn¡ podoba je takov , §e pomoc¡ "rezervaŸn¡ho mechanismu" (konkr‚tnØ protokolu RSVP) se v r mci smØrovaŸ… (router…) pýedem vyhrad¡ urŸit  pýenosov  kapacita pro takov‚to pýenosy, je§ se pak realizuj¡ pomoc¡ samostatn‚ho pýenosov‚ho protokolu (protokolu RTP, Real-Time Protocol). Celkovì efekt pak bude takovì, jako kdyby vedle sebe existovaly paralelnØ dvØ na sobØ nez visl‚ pýenosov‚ s¡tØ, jedna funguj¡c¡ jako doposud (na principu "maxim ln¡ snahy") a druh  na principu garantovanìch vlastnost¡. 

Princip pýep¡n n¡ na 4. vrstvØ
Druhìm mo§nìm pý¡stupem, kterì se v souŸasnosti rìsuje a bìv  oznaŸov n pr vØ jako "pýep¡n n¡ na £rovni 4. vrstvy" (Layer 4 Switching), je pý¡stup zalo§enì na modifikaci cel‚ho mechanismu, kterì rozhoduje o dalç¡m osudu dat pýen çenìch pýes r…zn‚ "pýestupn¡ uzly" v cel‚ s¡ti (jde tedy o jejich pr…chod smØrovaŸi, switchi atd.). Takovì mechanismus lze nazvat mechanismem smØrov n¡, pýep¡n n¡ Ÿi pýepojov n¡. Podstata zmØny spoŸ¡v  v tom, §e tento mechanismus se v…Ÿi r…znìm druh…m provozu bude chovat r…znØ - nØkterìm dat…m bude d vat pýednost pýed druhìmi nebo je bude zpracov vat jinak (napý¡klad pýi rozkl d n¡ z tاe je bude pos¡lat r…znìmi smØry, podle moment ln¡ho stavu z tاe a dalç¡ch krit‚ri¡). 
D…le§it‚ ale je, §e k nØŸemu takov‚mu mus¡ bìt pý¡sluçn‚ rozhodov n¡ zalo§eno na dosti hlubok‚ znalosti vìznamu pýen çenìch dat (a t¡m i aplikac¡, kterìch se tato data tìkaj¡). Nejde tedy ji§ o klasick‚ pýepojov n¡ (switching), jak je obvykle oznaŸov no fungov n¡ pý¡sluçnìch mechanism… na £rovni 2. vrstvy (ve smyslu sedmivrstv‚ho modelu ISO/OSI) - zde se tento mechanismus rozhoduje vìluŸnØ podle adres uzl… na £rovni 2. vrstvy (tedy napý¡klad podle ethernetovìch adres). Nejde ani o klasick‚ smØrov n¡ (routing), jak je oznaŸov no fungov n¡ pý¡sluçnìch mechanism… na £rovni 3. vrstvy (vrstvy s¡œov‚) - zde je pý¡sluçn‚ rozhodov n¡ zalo§eno vìhradnØ na s¡œovìch adres ch, tedy na tzv. adres ch IP. M¡sto toho je nutn‚ zalo§it pý¡sluçn‚ rozhodovac¡ mechanismy, kter‚ rozhoduj¡ o dalç¡m zpracov n¡ pýen çenìch dat, na informac¡ch, kter‚ logicky patý¡ do vyçç¡ch vrstev. Konkr‚tnØ to znamen , §e rozhodovac¡ mechanismus mus¡ j¡t pýi sv‚ analìze pýen çenìch dat mnohem "hloubØji" a uvØdomovat si nejen adresy pý¡jemc… a odesilatel…, ale tak‚ napý¡klad tzv. Ÿ¡sla port… (co§ identifikuje druh aplikace, kter‚ se pýen çen  data tìkaj¡). NØkdy vçak mus¡ j¡t jeçtØ hloubØji a podrobnØji analyzovat data "patý¡c¡" urŸit‚ aplikaci - napý¡klad proto, aby v r mci z tاe mohl respektovat logickou kontinuitu urŸit‚ relace. 
Pravda je, §e informace, ze kterìch takov‚to rozhodov n¡ vych z¡, odpov¡daj¡ £rovni transportn¡ vrstvy (pýedevç¡m tzv. Ÿ¡sla port…), a dokonce £rovni vrstvy aplikaŸn¡ (data patý¡c¡ pý¡sluçn‚ aplikaci). Proto m  jist‚ opodstatnØn¡ mluvit o "pýepojov n¡" na £rovni 4. vrstvy. 

Ano, Ÿi ne?
Pýi hodnocen¡ cel‚ho konceptu "pýep¡n n¡ na 4. vrstvØ" je dobr‚ m¡t na pamØti, §e tak jako u vØtçiny podobnìch "hit…" je zde urŸit‚ racion ln¡ j dro a kolem nØj "marketingovì obal", kterì se sna§¡ toto j dro prodat. 
Racion ln¡m j drem je snaha jeçtØ d le zlepçit pýenosov‚ vlastnosti s¡t¡ TCP/IP, a to nikoli extenzivn¡m zp…sobem neboli "pý¡stupem hrubou silou" - tedy prostìm zvyçov n¡m celkov‚ pýenosov‚ kapacity a rychlosti pýepojov n¡ datovìch paket… bez uv §en¡ jejich vìznamu a charakteru. Jde naopak o snahy "zkvalitnit" pýenosov‚ vlastnosti, smØýuj¡c¡ k respektov n¡ vìznamu a povahy dat, tak aby byly respektov ny r…znorod‚ po§adavky na jejich zpracov n¡, samozýejmØ vŸetnØ celkov‚ rychlosti tohoto zpracov n¡. Na potýebØ nØŸeho takov‚ho se odborn‚ prameny vcelku shoduj¡. 
V Ÿem se odborn‚ prameny naopak liç¡, je n zor na to, jak kì§en‚ho c¡le dos hnout, a zda to v…bec oznaŸovat jako "pýep¡n n¡ na 4. vrstvØ" - kdy§ podobnØ jako u pýep¡n n¡ na 2. a 3. vrstvØ je skuteŸnìm rozd¡lem pouze to, jak‚ informace se berou v £vahu pýi pý¡sluçn‚m rozhodov n¡ o dalç¡m osudu jednotlivìch datovìch blok…, kter‚ proch z¡ pýes nØjakì "pýestupn¡" uzel. Pýitom i nØkter  inteligentn¡ zaý¡zen¡, oznaŸovan  jako "pýep¡naŸe" na 2. Ÿi 3. vrstvØ, maj¡ ji§ dnes zabudov ny urŸit‚ schopnosti reagovat na povahu pýen çenìch dat a podle toho modifikovat sv‚ chov n¡. 
Jiý¡ Peterka