TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

1. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) • Rodina protokolů TCP/IP, kterou dnes používáme k realizaci naprosté většiny síťové komunikace, byla navržena na přelomu 70. a 80. let (za hlavní autory jsou považováni Vinton Cerf a Robert Kahn) s cílem vytvořit model síťové komunikace, který by byl schopen se do určité míry vypořádat i s výpadky částí sítě. • Základní myšlenkou je packet switching (přepínání paketů): data nejsou posílána jako souvislý proud (stream), ale po samostatných blocích (packet), a jednotlivé uzly sítě samy rozhodují, kudy budou pakety dále posílat. • Začátkem 80-tých let byl TCP/IP implementován jako integrální součást Berkley UNIXu verze 4.2. - dnes existují implementace TCP/IP snad pro všechny operační systémy • V roce 1983 byl protokol TCP/IP přijat americkou armádou jako standard pro síťové komunikace. • Sada protokolů TCP/IP je založena na čtyřvrstvém referenčním modelu • Každá vrstva modelu struktury protokolu TCP/IP odpovídá jedné nebo více vrstvám sedmivrstvého referenčního modelu OSI (Open Systems Interconnection) navrženého organizací ISO (International Standards Organization).

2. Historie TCP/IP souvisí s historií Internetu Počátkem šedesátých let se začaly objevovat první myšlenky (převážně v USA) na vytvoření sítě, která by navzájem propojovala nejdůležitější vojenské, vládní a vědecko-výzkumné počítače : měla to být síť decentralizovaná (žádný centrální prvek) měla fungovat i v případě výpadku některého z uzlů všechny uzly by měly být rovnocenné, aby každý mohl vysílat i přijímat zprávy Síť ARPANET (1969) - experimentální protokol NCP (Network Control Protocol) protokoly TCP/IP vznikly jako "řádná náhrada" NCP pro rutinní použití sítě ARPANET (později přeměněné v Internet) Vývoj protokolů TCP/IP zajišťovala akademická sféra a platili vojáci (přes agenturu ARPA, přejmenovanou na DARPA) Paketový přenos packet switching Různá data v síti libovolného druhu se rozdělují do malých paketů, které putují od odesílatele k příjemci Pakety se doplní o elektronickou adresu a distribuují se po síti. Vysílají se od počítače k počítači (případně od směrovače ke směrovači), aby nakonec dorazily k adresovanému počítači Mezi jednotlivými počítači existuje skoro nekonečně mnoho možných spojovacích cest, které mohou přenášet datové pakety. Jak vzniklo TCP/IP?

3. Představa: Služby (zejména přenosové) by měly mít spíše nespojovaný charakter to proto, aby při výpadku nebylo nutné složitě rušit stávající a navazovat nová spojení Komunikace by měla mít spíše bezestavový charakter, aby se nemusela uchovávat žádná stavová informace o dosavadním průběhu komunikace tak aby nebylo nutné se složitě zotavovat z případného výpadku Přenosové služby zajišťuje jednoduše, efektivně a rychle IP (Internet Protocol) je nespojovaný nespolehlivý Protože při přenosu může vždy dojít k chybám používá se TCP (Transmission Control Protocol) Ten kontroluje nejen jednotlivé pakety, ale i jejich celkový počet. TCP Nejprve přezkouší, zda pakety skutečně správně a úplně došly a v případě potřeby si vyžádá přes IP protokol opakování přenosu. Sada protokolůTCP/IP

4. Sada protokolů TCP/IP je založena na čtyřvrstvém referenčním modelu: Aplikační vrstva Zajišťuje uživatelům přístup k souborům a aplikacím. Má na starosti konverzi dat, navazuje a ukončuje spojení. Zpřístupňuje síťové služby. Transportní vrstva Úkolem transportní vrstvy je zajistit spolehlivost přenosu – o to se stará protokol TCP. Některé aplikace si spolehlivost zajišťují samy v rámci aplikační vrstvy a používají protokol UDP. Síťová vrstva Úkolem síťové vrstvy je zajistit jednotnou adresaci, spojení a směrování (určuje cestu) mezi dvěma počítači. Nejdůležitějším protokolem této vrstvy je IP protokol. aplikační transportní síťová vrstva síťového rozhraní Vrstva síťového rozhraní Standardy v rámci této vrstvy definují pravidla pro připojení počítačů ke kabeláži, typy konektorů, způsob zpracování signálů, elektrické parametry signálů, atp. Základní úlohou je příjem, přenos a odesílání bloků dat (rámců) mezi propojenými uzly po přenosovém médiu (kabeláži).

5. TCP/IP ISO/OSI aplikační aplikační prezentační relační transportní transportní síťová síťová vrstva síťového linková rozhraní (fyzická) fyzická Model ISO/OSI versus TCP/IP ISO/OSI – nejznámější standard, 7 vrstev, dokonalé řešení (standard  realizace) TCP/IP– vývoj modelu měl opačný charakter – od jednoduššího k dokonalejšímu protokoly -> vrstvy (realizace  standard)

6. data vyslaná z aplikace aplikační transportní datagram TCP hlavička data síťová IP hlavička TCP hlavička data rámec Ethernet hlav. IP hlavička TCP hlavička data linková Zapouzdření dat zpráva segment

7. POČÍTAČ A POČÍTAČ B aplikační vrstva aplikační vrstva transportní vrstva transportní vrstva zpráva zpráva SMĚROVAČ síťová vrstva síťová vrstva síťovávrstva segment segment síťové rozhraní síťové rozhr. síťové rozhraní datagram datagram datagram rámec rámec rámec fyzický přenos - bity

8. Některé protokoly TCP/IP

9. Protokoly aplikační vrstvy FTP(File Transfer Protocol) SFTP(secure ftp) služba FTP – přenos souborů Telnet služba Telnet – nešifrovaný terminálový přístup SSH(Secure Shell) - nešifrovaný terminálový přístup SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) služba E-mail - odesílání elektronické pošty poštovním klientem POP3 (Post Office Protocol) - službu E-mail - příjem elektronické pošty poštovním klientem HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - pro službu WWW Protokoly transportní vrstvy TCP(Transmission Control Protocol) UDP(User Datagram Protocol) přenos dat Protokoly síťové vrstvy IP(Internet Protocol) - přenos paketů, směrování přes IP adresy ARP (Address Resolution Protocol) - zjišťování MAC adresy z IP adresy RARP (Reverse Address Resolution Protocol) - překlad MAC adresy na IP-adresu, reverzní ARP ICMP(Internet Control Message Protocol) - přenos služebních informací

10. TCP/IP a standardy • TCP/IP je síťová technologie • protokoly TCP/IP nejsou vázány na žádnou konkrétní SW platformu • standardy TCP/IP jsou publikovány formou dokumentů RFC (ne každé RFC je standardem TCP/IP) • stejnou formou (jako dokumenty RFC) jsou publikovány i ostatní dokumenty, které nemají povahu standardů (např. doporučení jak něco dělat, návody, informace) • specifikace TCP/IP jsou veřejným vlastnictvím (public domain) • dokumenty se specifikacemi TCP/IP (dokumenty RFC) jsou volně šiřitelné

11. dnes jsou dokumenty RFC obecným "publikačním mechanismem" Internetu, používají se k publikování: standardů, informačních materiálů návrhů, výzev, … výsledků experimentů nikdy se nemění neexistují od nich neaktuální kopie jsou číslovány pořadovými čísly, např. RFC1234 při potřebě změny je vydán nový dokument RFC s novým pořadovým číslem dokumenty RFC jsou volně šiřitelné a skutečně volně dostupné Existují dvě hlavní “větve” standards track -pro skutečné standardy off-track - pro ostatní dokumenty, může nabývat jedné ze čtyř úrovní: Informational - slouží pouze k informování odborné veřejnosti Experimental - shrnuje stav a výsledky experimentu, týká se omezeného okruhu zainteresovaných Prototype - zatím ve stádiu experimentu, ale se záměrem nastoupit v budoucnu cestu “standards track” a stát se standardem Historie - takové dokumenty, které již jsou přežité, překonané, neaktuální, ... Dokumenty RFC Původně to byl způsob publikování myšlenek, návrhů, představ, názorů apod. formou neformálních dokumentů, takzv. Request for Comment(doslova: “žádost o komentář”)