Elektronická pošta v TCP/IP časť prvá


Úvod

Najpopulárnejšou službou dnešných počítačových sietí je bezpochyby elektronická pošta, ktorá priťahuje stále viacej a viacej užívateľov. Aj keď ide o službu, ktorá môže byť v sieťach rôzneho typu implementovaná odlišným spôsobom, jej celkový efekt je pre užívateľa prakticky vždy rovnaký. Elektronickú poštu je možné označiť za novodobý fenomén, ktorý zásadným spôsobom mení spôsob, akým ľudia spolu komunikujú. Ak sa na okamih vrátime do minulosti, tak napríklad v 18. storočí trvalo niekoľko týždňov, než sa nejaká správa dostala z Európy do Ameriky, zatiaľ čo dnes sa prenos správ aj na druhú stranu planéty meria na sekundy. Vďaka elektronickej pošte a ďalším moderným spôsobom komunikácie dnes nie je problémom komunikovať s ktorýmkoľvek človekom na zemi či získavať informácie.


Základné fakty z histórie siete Internet

V súčasnosti sa používanie siete Internet stáva bežnou samozrejmosťou. Význam počítačovej siete Internet spočíva predovšetkým v tom, že táto sieť je nevyčerpateľným zdrojom informácií a údajov zo všetkých oblastí ľudského života. Internet okrem toho poskytuje aj množstvo služieb ako napríklad doručovanie elektronickej pošty, prenos súborov, vyhľadávanie informácií o užívateľoch, prístup a využívanie vzdialených počítačov, WWW a veľa iných.

ARPANET
V priebehu 60-tych rokov organizácia RAND spolu s univerzitami MIT a Los Angeles (UCLA) rozpracovala koncepciu decentralizovane odolnej paketovo-orientovanej siete. V roku 1968 bola podľa tohto princípu postavená prvá testovacia sieť v Národnom fyzikálnom laboratóriu vo Veľkej Británii. Krátko potom sa Pentagonská agentúra ARPA (Advanced Research Projects Agency) rozhodla financovať analogický projekt. Na jeseň v roku 1969 bol inštalovaný prvý uzol siete v UCLA a koncom tohto roku boli na svete štyri uzly, ktoré vytvorili zárodok siete, pomenovanej podľa svojho sponzora - ARPANET.

V roku 1971 mal už ARPANET pätnásť uzlov a o rok neskôr 37. Hlavnou činnosťou ARPANETu bola výmena informácií a osobných správ. Výskumní pracovníci používali sieť k spolupráci na projektoch, k výmene pracovných správ a pod. Ľudia mali na ARPANETovských počítačoch svoj osobný účet a svoju osobnú adresu pre elektronickú poštu.

Behom 70-tych rokov sa sieť ARPANET stále viac rozrastala; jej decentralizovaná štruktúra túto expanziu len uľahčovala. Na rozdiel od štandardných firemných počítačových sietí mohol ARPANET pripojovať veľa rôznych počítačov - stačilo, aby tieto počítače rozumeli paketovo-orientovanému protokolu novej siete, všetko ostatné bolo irelevantné [9].

Protokol TCP/IP
Pôvodným protokolom pre komunikáciu v sieti ARPANET bol NCP (Network Control Protocol), ale s postupom času a vznikom nových pokročilejších technológií začal byť NCP nahradzovaný prepracovanejším štandardom vyššej úrovne označovaným TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Tento protokol vznikol ako výsledok projektu agentúry DARPA, ktorý mal za cieľ skúmať techniky a technológie pre prepojovanie paketových sietí rôznych typov; systém sietí navrhnutých v rámci tohto projektu vošiel do povedomia pod označením Internet. Sada protokolov TCP/IP má dve skupiny: TCP (Transmission Control Protocol) prevádza správy do sekvencie paketov na zdrojovom uzle a potom ich znovu zostavuje do pôvodných správ na cieľovom uzle siete. IP (Internet Protocol) obhospodaruje adresovanie a to tak, aby pakety mohli byť smerované nielen cez rad uzlov, ale dokonca aj cez rad sietí pracujúcich s rôznymi komunikačnými protokolmi.

V roku 1977 začal byť TCP/IP používaný inými sieťami pre pripojovanie k ARPANETu. Samotný ARPANET zostával pod pevným riadením do roku 1983, kedy sa jeho vojenský segment oddelil a vytvoril samostatnú vojenskú sieť MILNET.

Internet
V roku 1994 vstúpila do hry Národná vedecká nadácia USA (NSF - National Science Foundation) prostredníctvom svojho úradu pre pokročilé vedecké výpočty, ktorý inicioval vývoj siete NSFNET. Táto sieť priniesla nové rýchle tempo ďalšieho technického zdokonaľovania. Neskôr sa pridali aj ďalšie vládne agentúry (NASA, National Institutes of Health, Department of Energy a pod.), aby prispeli k rozširovaniu sieťovej chrbtice Internetu. V Európe vznikli významné medzinárodné chrbtice ako NORDUNET [9].

Samotná sieť ARPANET formálne zanikla v roku 1983. Jej užívatelia to prakticky ani nezaznamenali, pretože ARPANETovské služby fungovali ďalej, a naviac boli a sú stále zdokonaľované. Použitie štandardu TCP/IP pre počítačové sieťovanie sa stalo globálnou záležitosťou.



Obr. 1: Trend rastu počítačov pripojených k sieti Internet

Internet je obrovská sieť vytvorená pôvodne spojením rôznych výskumných sietí a sietí vo vojenskom priemysle (ako napríklad NSFnet, MILnet a CREN). S viac než miliónom registrovaných uzlov, mnoho z nich sú servery alebo menšie siete, je dnes Internet najväčšou počítačovou sieťou na svete. Vidno to aj z grafu (pozri obrázok 1), ktorý zobrazuje trend rastu počítačov v polročnom cykle od januára 1991 do roku 2000 (tento graf je dielom firmy Network Wizards, ktorej adresa je http://www.nw.com).


Služby poskytované Internetom

Internet umožňuje svojim užívateľom komunikovať prostredníctvom sieťových služieb. Sú to napríklad: Elektronická pošta, Služby pre vzdialené prihlasovanie, Diskusné skupiny a fóra, Služby pre vyhľadávanie a prenos súborov, Rôzne služby k vyhľadávaniu zdrojov, záujmových skupín, prípadne jednotlivých užívateľov, Komunikácia v reálnom čase atď. Pre ich využívanie je potrebný počítač, ktorý je priamo alebo sprostredkovane pripojený k Internetu.

  • Elektronická pošta (e-mail)
    Je najrozšírenejšia internetová služba. Umožňuje posielať po počítačovej sieti textové, grafické, zvukové alebo rôzne iné správy ostatným užívateľom siete. Odoslaná správa je doručená prakticky okamžite, do niekoľkých minút. Správa sa uloží do príslušnej schránky elektronickej pošty, odkiaľ si ju konkrétny užívateľ môže vybrať pomocou programu na prácu s elektronickou poštou. Každý užívateľ pripojený do siete Internet má pridelenú e-mailovú adresu v tvare meno@doména. Táto adresa jednoznačne identifikuje príjemcu. Práca s elektronickou poštou je založená na modeli klient/server.

  • Webový e-mail
    Jeho zmyslom je zabezpečiť jednotné prostredie, teda schránku dostupnú pomocou užívateľského mena a hesla z ľubovoľného miesta a iba za pomoci WWW browsera. Webový e-mail má ale aj niekoľko obmedzení. Prvou nepríjemnosťou je šírenie reklamy. Na servery ponúkajúce webový e-mail býva často obtiažne sa pripojiť v dôsledku preťaženia.

  • Archie
    Služba pre zhromažďovanie, indexovanie a zobrazovanie informácií (príkladom môže byť zoznam súborov dostupných na anonymných ftp serveroch).

  • Prenos súborov (FTP)
    Táto služba slúži k prenosu súborov medzi uzlami Internetu. Je založená na aplikačnom protokole FTP (File Transfer Protokol), ktorý poskytuje okrem prenosu tiež možnosti prehľadávania vzdialeného súborového systému a pod. Ide o netransparentný prenos, ktorý je založený na myšlienke, že prenos súboru je v réžii koncového užívateľa. V prípade, že chce nejaký užívateľ so súborom pracovať, musí si ho najprv preniesť na svoj počítač, a potom s ním pracuje ako s lokálnym súborom. Pokiaľ sa chcete pripojiť na FTP server, musíte mať na tomto serveri užívateľské konto. Po zadaní správneho mena a hesla FTP server pripojí užívateľa do jeho pracovného adresára, a ten potom môže pracovať so súbormi na serveri v rámci svojich užívateľských práv. V prípade, že na danom serveri nemáte užívateľský účet, môžete sa k tomuto serveru prihlásiť ako anonymný užívateľ. Prihlasovanie k anonymnému FTP serveru sa zadáva v tvare: Login: anonymous a Password: "vaša e-mailová adresa".

  • Gopher
    Rozšírená služba, ktorá organizuje a poskytuje prístup k hierarchicky príbuzným informáciám. Tieto informácie môžu mať rôzny tvar: katalógy knižníc, databázy atď.

  • IRC (Internet Relay Chat)
    Je to názov internetovskej služby typu CHAT, umožňujúcej rozhovor, resp. dopisovanie si užívateľov v reálnom čase. Služba IRC bola od samého začiatku formovaná ako služba viacužívateľská, t.j. medzi sebou môže komunikovať viacej účastníkov.

  • News
    Súbor elektronických konferencií na najrôznejšie témy. Prístup k nim je možný buď pomocou špeciálneho programu alebo napríklad prostredníctvom programu Netscape v prostredí WWW. Príspevky zaslané do konferencie je možné čítať, prípadne možete zaslať vlastný príspevok.

  • Ping
    Je jednoduchý program, ktorý určí, či je možné spojenie medzi vaším počítačom a iným špecifikovaným počítačom. Programom ping môžete tiež otestovať, či ste riadne pripojený k vášmu poskytovateľovi pripojenia na Internet.

  • Players
    Sú programy pre prehrávanie rôznych zvukových súborov. Rôzne prehrávače sa líšia vo formátoch súborov, ktoré sú schopné spracovať, v podpore reproduktorov a zvukových kariet a v platformách, na ktorých ich môžete spustiť.

  • Readers
    Programy slúžiace zobrazeniu obsahu formátovaných dokumentov (ako sú napr. PostScript súbory). Tieto programy musia rozumieť formátovaniu a štruktúre príkazov a musia ich previesť a správne zobraziť na obrazovke. Najznámejší reader je pravdepodobne program Adobe Acrobat.

  • Talk
    Služba, ktorá dovoľuje dvom užívateľom po prihlásení na Internet spolu vzájomne komunikovať v reálnom čase (je obmedzená oneskorovaním prenosu a smerovaním).

  • Telnet
    Program telnet vytvára virtuálny terminál na vzdialenom počítači. S jeho pomocou sa môžeme pripojiť na ktorýkoľvek počítač v internete rovnako, ako keby sme boli lokálnym užívateľom daného počítača. Ako perličku možno spomenúť, že bežný užívateľ môže využiť služby rýchlych superpočítačov niektorých inštitúcií pre vlastné potreby (napr. výpočty, programovanie, prípadne simulovanie reálnych procesov).

  • Usenet
    Voľná sieť tisícok diskusných skupín o rôznych témach.

  • Veronica
    Táto služba uľahčuje ovládanie a vyhľadávanie pomocou služby Gopher.

  • Wais
    Služba, ktorá zhromažďuje informácie o témach z rôznych miest a poskytuje lepší prístup k informáciám.

  • WWW (World Wide Web)
    Obrovská informačná sieť (pavučina), ktorá obsahuje milióny hypertextových dokumentov, ktoré sú dostupné pomocou programov Web servera. K prístupu, čítaniu a tlačeniu týchto dokumentov potrebuje užívateľ program (browser), ktorý si vyžiada dokument zo servera a zobrazí ho užívateľovi. Existujú rôzne browsery, od textovo orientovaných (Lynx) až po grafické (Netscape Navigator, Internet Explorer, Opera). WWW je v súčasnosti najrýchlejšie sa rozrastajúca časť Internetu, pretože jednotlivci i spoločnosti prišli na výhody umiestnenia svojich vlastných, reklamných, či prezentačných stránok.

Vznik referenčného modelu ISO/OSI

V sedemdesiatich rokoch 20. storočia sa začali objavovať prvé významnejšie rozľahlé počítačové siete. Vedľa experimentálnych sietí (ako napr. ARPANET a CYCLADES) to boli predovšetkým siete budované podľa vlastných koncepcií popredných výrobcov počítačov (napríklad siete SNA firmy IBM, DNA firmy DEC). Zatiaľ čo experimentálne siete boli od začiatku heterogénne a priamo teda počítali so zapojením počítačov rôznych typov od rôznych výrobcov, možnosť zapojenia do ostatných sietí bola viazaná na vlastníctvo produktov príslušného výrobcu, ktorý si v rámci vlastnej sieťovej architektúry vytváral svoje špecifické konvencie a protokoly. Preto sa onedlho objavila potreba jednotného štandardu pre vzájomné prepojovanie počítačových systémov rôznych typov a koncepcií, ktoré boli výsledkom práce rôznych výrobcov. Potrebu vytvorenia takéhoto štandardu si uvedomila aj medzinárodná organizácia ISO, ktorá sa v roku 1977 rozhodla túto úlohu riešiť.

Vytvorila si k tomu novú podskupinu (SC16) v rámci svojej technickej komisie pre spracovanie dát a tú poverila prípravou nového štandardu. Ten dostal prvý pracovný názov: Open Systems Architecture (t.j. architektúra otvorených systémov). Prívlastok "otvorený" (open) tu mal zdôrazniť, že systém vyhovujúci zamýšľanému štandardu bude pripravený pre vzájomné prepojenie so všetkými ostatnými systémami na celom svete, ktoré budú tomuto štandardu vyhovovať.

Prvá pracovná schôdzka podskupiny SC16 sa konala v marci 1978. Všetci zúčastnení sa rýchlo zhodli na vrstvovej koncepcii, ktorá dokáže nielen vyhovovať všetkým nárokom na vzájomné prepojovanie otvorených systémov, ale je schopná aj neskoršieho rozširovania tak, aby mohla vyhovovať aj budúcim požiadavkám. Podskupina SC 16 sa preto začala okamžite zaoberať otázkou, o koľkých vrstvách bude najvhodnejšie uvažovať a aké úlohy týmto vrstvám zveriť.

Pre potreby svojho rozhodovania si podskupina SC16 sformulovala celkom 13 princípov, ktoré sa potom snažila aplikovať. Vychádzala z nasledujúcich myšlienok:

  1. Samostatná vrstva by mala vzniknúť všade tam, kde je potrebný iný stupeň abstrakcie.

  2. Každá vrstva by mala zaisťovať presne vymedzené funkcie. Tieto funkcie by mali byť volené tak, aby pre ich realizáciu mohli byť vytvorené štandardizované protokoly s medzinárodnou pôsobnosťou.

  3. Rozhrania medzi vrstvami by mali byť volené tak, aby bol minimalizovaný tok dát cez tieto rozhrania.

  4. Počet vrstiev by mal byť tak veľký, aby vzájomne odlišné funkcie nemuseli byť zaraďované do rovnakej vrstvy, a súčasne s tým tak malý, aby celá architektúra zostala dostatočne prehľadná.

Výsledkom aplikovania týchto princípov bolo vymedzenie siedmich vrstiev a špecifikácie úloh, ktoré by tieto vrstvy mali zaisťovať.

Ešte v priebehu práce na pripravovanom štandarde zmenila podskupina SC16 aj jeho pracovný názov z Open Systems Architecture na Open Systems Interconnection Architecture, v preklade: architektúra vzájomného prepojovania otvorených systémov.

V júli roku 1979 bol odovzdaný ako koncept návrhu nadriadenej technickej komisii TC97, ktorá ho koncom roku 1979 prijala za základ pre ďalší vývoj naväzujúcich štandardov pre vzájomné prepojovanie otvorených systémov v rámci organizácie ISO [8].

Na poslednú chvíľu bol však ešte raz zmenený slovný názov štandardu. Z bližšie neznámych dôvodov bolo vypustené slovo Architecture, a naopak boli pridané dve nové slová: Reference Model (referenčný model). Tie majú zdôrazniť, že celý štandard nie je len jedným konkrétnym návrhom spôsobu, ako riešiť vzájomné prepojovanie, ale skôr spoločným rámcom, či vzorom (referenčným modelom), podľa ktorého by malo byť vzájomné prepojovanie systémov riešené. Správny názov celého štandardu teda znie: Reference Model of Open Systems Interconnection (Referenčný model prepojovania otvorených systémov) a ako norma ISO má číslo 7498.

Protokoly a služby pre jednotlivé vrstvy vznikli až dodatočne a to ako samostatné štandardy (resp. normy) ISO, alebo ako prevzaté štandardy iných organizácií (napr. CCITT či IEEE). Postupne tak vznikali, respektíve stále vznikajú, nové protokoly definujúce možné spôsoby fungovania jednotlivých vrstiev ISO/OSI modelu.


Vrstvy OSI modelu a TCP/IP

Všeobecne uznávaným abstraktným modelom sieťových komunikácií je OSI (Open System Interconnect) model (obr. 2) navrhnutý Medzinárodnou organizáciou pre štandardizáciu ISO. Ten pozostáva zo siedmich vrstiev, ktoré definujú komunikačné schopnosti potrebné k uskutočneniu vzájomnej komunikácie medzi ktorýmikoľvek dvomi počítačmi. Každá vrstva využíva služby bezprostredne nižšej vrstvy a sama poskytuje svoje služby bezprostredne vyššej vrstve.



Obr. 2: Bloková schéma OSI modelu a jeho reálna implementácia nad TCP/IP


Aplikačná vrstva (Application Layer)
Je najvyššou vrstvou v referenčnom modeli OSI. Táto vrstva je zodpovedná za poskytovanie prístupu aplikáciám do siete. Príkladom úlohy aplikačnej vrstvy môže byť prenos súborov (FTP), elektronická pošta (MAIL), prípadne aj správa siete. Programy môžu získať prístup k službám aplikačnej vrstvy pomocou elementov aplikačnej vrstvy (Application Service Element - ASE). Aplikačná vrstva odovzdáva žiadosti programov a dáta prezentačnej vrstve, ktorá je zodpovedná za kódovanie dát z aplikačnej vrstvy do vhodnej formy. Medzi programy a protokoly, ktoré poskytujú služby aplikačnej vrstvy patria [1]:

  • DNS (Domain Name Systems) - decentralizované mapovanie mien a IP adries,
  • Finger - zistenie informácií o užívateľoch práve pracujúcich na vzdialenom počítači,
  • FTAM (File Transfer, Access, and Management) - stará sa o vzdialenú správu súborov,
  • FTP (File Transfer Protokol) - umožňuje prenos súborov,
  • HTTP (HyperText Transport Protocol) - protokol umožňujúci prenos dokumentov,
  • NFS (Network File Systems) - spoločné používanie vzdialených súborov,
  • NICE (Network Information and Control Exchange) - poskytuje monitorovanie a správu siete,
  • NTP (Network Time Protokol) - robustná synchronizácia času medzi počítačmi,
  • SMTP (Single Mail Transfer Protokol) - umožňuje prenos elektronickej pošty,
  • SNMP (Simple Network Management Protokol) - správa vzdialených aktívnych komponentov systému siete (napr.: bridge, route, host),
  • TELNET (Telecomunication Network) - poskytuje službu vzdialeného terminálového prístupu,
  • X.400 - špecifikuje protokoly a funkcie pre odovzdávanie správ a elektronickú poštu.

Prezentačná vrstva (Presentation Layer)
Zahrňuje transformácie potrebné napríklad pre správnu interpretáciu dát na cieľovom počítači. V tejto vrstve sú vykonávané operácie ako dátová kompresia a dekompresia alebo kódovanie a dekódovanie dát, prípadne konverzie dát z kódu EBCDIC do ASCII a pod. Prezentačná vrstva poskytuje služby pre aplikačnú vrstvu ležiacu nad ňou a využíva relačnú vrstvu pod sebou. Len vo veľmi málo prípadoch sa prezentačná vrstva vyskytuje v čistej podobe. Programy aplikačnej a relačnej vrstvy v zásade zahrňujú niektoré alebo všetky funkcie prezentačnej vrstvy.

Relačná vrstva (Session Layer)
Nadväzuje a ruší relácie (session) medzi koncovými účastníkmi. Pri nadväzovaní relácie si táto vrstva vyžiada spojenie od transportnej vrstvy, prostredníctvom ktoréj komunikujú účastníci relácie. Ak treba nejako riadiť komunikáciu (half duplex), robí to práve relačná vrstva. Táto vrstva má na starosti všetko čo treba pre ukončenie relácie a zrušenie spojenia (prostredníctvom transportnej vrstvy). Funkcie definované v relačnej vrstve sú určené pre medzisieťovú komunikáciu. Nasledujúcich niekoľko protokolov zahrňuje veľa funkcií relačnej vrtsvy.

  • ADSP (AppleTalk Data Stream Protokol) - umožňuje, aby dva uzly vytvorili spoľahlivé spojenie pre prenos dát,
  • NetBEUI - je implementáciou a rozšírením NetBIOSu,
  • NetBIOS (Network Basic Input/Output System) - podporuje spoľahlivú spojovanú službu pre dátové toky spolu so systémom na identifikovanie mien staníc siete, nepodporuje však routovacie služby,
  • PAP (Printer Access Protocol) - poskytuje prístup k tlačiarni PostScript v sieti AppleTalk.

Transportná vrstva (Transport Layer)
Je zodpovedná za prenos dát na dohodnutej úrovni kvality. Je možné dopredu špecifikovať rýchlosť prenosu a mieru chýb. Aby bolo zaistené doručenie paketu, sú posielané pakety označené poradovým číslom. Táto vrstva potom u príjemcu overuje čísla paketov a zaručuje tak, že všetky pakety budú správne doručené. V modeli OSI rozlišujeme tri typy podsieťových služieb:

- Typ A: Veľmi spoľahlivá služba s nadviazaním spojenia.
- Typ B: Nespoľahlivá služba s nadviazaním spojenia.
- Typ C: Nespoľahlivá služba, možný prenos bez nadviazania spojenia.

Trieda transportných protokolov Kategória sieťových služieb   Funkcia
TP0 A   jednoduchá obálka sieťových protokolov
TP1 B   zotavenie z výpadku sieťových spojení
TP2 A   multiplexovanie jedného sieťového spojenia medzi viacej transportných spojení
TP3 B   multiplexovanie a zotavenie z výpadku
TP4 C   detekcia a oprava chyb, zotavenie z výpadku

Tab. 1: Triedy transportných protokolov


V modeli OSI bolo definovaných niekoľko tried protokolov pre transportnú vrstvu, každá sa vzťahuje k určitému typu služieb (tab. 1):

TP0 (Transfer Protocol Class 0)    - predstavuje najjednoduchší protokol, spĺňa službu typu A. To znamená, že podsieť robí pre transportnú vrstvu najväčší podiel práce. Pretože podsieť je spoľahlivá, TP0 nevyžaduje detekciu ani korekciu chýb. 
TP1 (Transfer Protocol Class 1)    - predstavuje podsieť typu B. Táto služba nemusí byť spoľahlivá, preto TP1 poskytuje vlastnú detekciu chýb, vrátane schopnosti opakovať prenos v prípade chybného paketu. 
TP2 (Transfer Protocol Class 2)    - môže vykonávať multiplexovanie prenosov, preto v jedinom sieťovom spojení môže byť uskutočnených viacej prenosových kanálov. TP2 predstavuje podsieť typu A. 
TP3 (Transfer Protocol Class 3)    - predstavuje podsieť typu B a má možnosti služieb TP1 a TP2. 
TP4 (Transfer Protocol Class 4)    - je najvýkonnejším protokolom, ktorý má minimálne požiadavky na schopnosti alebo spoľahlivosť podsiete. TP4 je jediným protokolom transportnej vrstvy, ktorý umožňuje prenos bez nadviazania spojenia [1].

Medzi ďalšie protokoly transportnej vrstvy patria:

  • TCP (Transmission Control Protocol) - umožňuje prenos s nadviazaním spojenia,
  • UDP (User Datagram Protokol) - ponúka služby bez nadviazania spojenia,
  • SPX (Sequenced Packet Exchange) - používa sa v prostrediach Novell NetWare,
  • PEP - je súčasťou protokolovej sady spoločnosti Xerox,
  • VOTS - sa používa v sieťach Digital Equipment Corporation,
  • AEP, ATP, NBP a RTMP - sú súčasťou protokolovej sady AppleTalk.

Sieťová vrstva (Network Layer)
Zaisťuje potrebné smerovanie (routing) prenášaných paketov ak neexistuje priame spojenie medzi príjemcom a odosielateľom. Táto vrstva musí poznať konkrétnu topológiu siete.

Sieťová vrstva plní tieto hlavné úlohy:

  1. Smerovanie (routing) - rozhoduje, ktorým smerom sa má daný paket odoslať.
  2. Riadenie dátového toku - by malo zaistiť rovnomerné vyťaženie kapacít.
  3. Odovzdávanie paketov - pri preťaženom stave viacerých sietí zabezpečuje predávanie paketov medzi sieťami.

Medzi protokoly sieťovej vrstvy patria [1]:

  • ARP (Address Resolution Protocol) - konvertuje z hardwarových na sieťové adresy,
  • DDP (Datagram Delivery Protocol) - umožňuje prenos bez nadviazania spojenia v sieťach AppleTalk,
  • ICMP (Internet Control Message Protocol) - je protokol pre ošetrenie chýb,
  • IP (Internet Protocol) - patrí do skupiny protokolov pre prostredie UNIX,
  • IPX (Internetwork Packet Exchange) - je súčasťou protokolovej sady Novell,
  • X.25 PLP (Packet Layer Protocol) - sa používa pri prepojovaní sietí X.25.

Linková vrstva (Data Link Layer)
Zabezpečuje prenos blokov dát (rámcov). Rozoznáva začiatok a koniec rámcov, rozpozná chyby v prenose (na rozdiel od fyzickej vrstvy), potvrdzuje bezchybný prenos, prípadne si vyžiada opakovanie prenosu. V linkovej vrstve sú používané nasledujúce protokoly [1]:

  • ELAP (EtherTalk Link Access Protocol) - umožňuje prístup počítačom Macintosh do siete Ethernet,
  • LAPB (Link Access Protokol Balanced) - používa sa v sieťach X.25,
  • LAPD (Link Access Protokol D channel) - používa sa v sieťach ISDN,
  • LLAP (LocalTalk Link Access Protokol) - poskytuje prístup počítačom Macintosh do siete LocalTalk,
  • PPP (Point-to-Point Protocol) - poskytuje priamu, stredne rýchlu komunikáciu medzi dvomi počítačmi,
  • SLIP (Serial Line Interface Protocol) - poskytuje prístup k protokolovej sieti Internet cez sériové linky,
  • TLAP (TokenTalk Link Access Protocol) - umožňuje prístup počítačom Macintosh do siete Token Ring.

Fyzická vrstva (Physical Layer)
Je najspodnejšou vrstvou referenčného modelu OSI. Táto vrstva odovzdáva dátové pakety z linkovej vrstvy nad ňou, prevádza obsah týchto paketov na sériu elektrických signálov reprezentovaných hodnotami 0 a 1 v digitálnom prenose. Tieto signály sú posielané cez prenosové médium k fyzickej vrstve príjemcu. U príjemcu je elektrický signál konvertovaný fyzickou vrstvou na sériu bitových hodnôt. Tieto hodnoty sú zoskupené do paketov a odovzdané linkovej vrstve. Táto vrstva je vždy (okrem simulácií) realizovaná hardvérom. Zahrňuje prenosové médium, fyzické rozhrania a elektrické, resp. optické signály používané pre kódovanie dát. Príkladom konkrétnej implementácie fyzickej vrstvy je medený vodič prepojujúci rozhrania EIA/TIA-232 (predtým RS-232, asynchrónna sériová linka) alebo špecifikácia ISO 2110, ktorá definuje rozloženie vývodov pre 25-vývodové sériové konektory (V.24 a RS-232D).

Medzi ukážky špecifikácii tejto vrstvy patria:

  • EIA-232D - špecifikuje rozhranie a charakteristiky elektrického signálu pre sériové spojenia medzi DTE (Data Terminal Equipment) a DCE (Data Communications Equipment). Tento štandard vznikol úpravou známeho štandardu RS-232C, ktorý sa používa pre pripojenie modemov, tlačiarní a pod. Zodpovedá štandardom CCITT V.24 (rozhranie) a V.28 (elektrické charakteristiky),
  • RX-422A a RS-423A - špecifikujú elektrické charakteristiky vyvážených a nevyvážených napäťových obvodov pre digitálne rozhranie,
  • RS-449 - špecifikuje univerzálne sériové rozhrania pre konektory s 37 a 9 vývodmi,
  • RS-530 - špecifikuje rozhranie pre vysokorýchlostné 25-vývodové sériové spojenia medzi DTE a DCE,
  • ISO 2110 - definuje rozloženie vývodov pre 25-vývodové sériové konektory. Tieto rozloženia zodpovedajú rozloženiam definovaným v CCITT V.24 a RS-232D,
  • IEEE 802.3 - definuje rôzne varianty siete Ethernet, vrátane fyzických spojení a metód pre prenos signálu,
  • IEEE 802.5 - definuje fyzické spojenia a pravidlá pre prenos signálu pre siete TokenRing.

(c) 2004 Ing. Peter Gašparovič - www.pgasparovic.com

Literatúra

[1]  Feiber, W.: Encyklopedie počítačových sítí. Praha, Computer Press, 1996.
[2]  Břehovský, P.: Praktický úvod TCP/IP. České Budějovice, KOPP, 1994.
[3]  Mrázek, L.: První kroky INTERNETEM aneb Je to na WWW!. České Budějovice, KOPP, 1995.
[4]  Šmrha, P. - Rudolf, V.: Internetworking pomocí TCP/IP. České Budějovice, KOPP, 1995.
[5]  Hejna, L.: Lokální počítačové síte. Praha, GRADA, 1994.
[6]  Falk, B.: Průvodce světem Internetu. Praha, Computer Press, 1995.
[7]  Lhotka, L.: SERVER v INTERNETU. České Budějovice, KOPP, 1997.
[8]  Peterka, J.: Co je čím ... v počítačových sítích. COMPUTERWORLD, 1994, č. 4, 7, 9, 17, 21, 35, 44.