Počítačové sítě Protokoly, architektura • Normalizace ... - eAMOS

Počítačové sítě 

Protokoly, architektura 

• Normalizace architektury „otevřených systémů“ 

• Referenční model OSI standard ISO 7498 – r. 1983 

7. Aplikační vrstva – přístup ke komunikačnímu systému, k 

síťovým službám 

6. Prezentační vrstva – transformace syntaxe dat 

5. Relační vrstva - správa dialogu, předání příznaku pověření 

4. Transportní vrstva – zajištění komunikace mezi koncovými 

uživateli (end-to-end), - vytvoření virtuálního spojení, 

přenos dat (řízený), ukončení virtuálního spojení 

3. Síťová vrstva – určení způsobu přenosu dat – směrování – 

adresování – fragmentace a defragmentace 

2. Vrstva datového spoje 

1. Vrstva fyzická 

1



• K čemu je „OSI model“ určen 

– umožní srovnat strukturu různých síťových 

architektur 

– definuje funkce vytvářející komunikační proces 

– u přenosových technologií lze určit, které funkční 

vrstvy síťové architektury pokrývají (pro 

jednoznačné vymezení rozhraní, na která mohou 

navázat jiné technologie) 

– Ze standardizovaných protokolů OSI jsou 

derivovány protokoly reálných technologií 

• K čemu není „OSI model“ určen 

– ke specifikaci technologie implementující určitou 

funkci – je technologicky neutrální 

2

Koncový 

systém 

Aplikační 

vrstva 

Prezentační 

vrstva 

Relační vrstva 

Transportní 

vrstva 

Síťová vrstva 

Vrstvová záhlaví 

Vrstva 

datových spojů 

Data 

Fyzická vrstva Signál 

Data 

Data 

Data 

Data 

Data 

Data 

3



Virtuální spoje „protocol-to-protocol“ 

na jednotlivých vrstvách 

4



• Entity ve stejnolehlých vrstvách partnerských 

systému spolu komunikují prostřednictvím 

protokolů po virtuálních spojích 

• Virtuální spoje 

– jsou jednosměrné a po předání zprávy se ukončí 

(pro služby nespojované) 

– jsou obousměrné a řízené (pro služby spojované) 

• u mezilehlých zařízení, kterými zprávy sítí 

procházejí (směrovače), nejsou implementovány 

vyšší vrstvy (transportní, relační, prezentační, 

aplikační) 

5

7 

Aplikační 

6 

Prezentační 

5 

Relační 

4 

Transportní 

3 

Síťová 

2 

Spojová 

1 

Fyzická 

Eth. , 

IEEE 

802.3 

Přenosové technologie a referenční model OSI 

Sítě internet 

(Internet, intranet, 

extranet) 

Transportní 

TR, 

IEEE 

802.5 

IP 

LLC 

IEEE 802.2 

FDDI ………. 

. 

RFC 

1577 

ATM 

SDH 

SONET 

SLIP 

PPP 

V.24 

B-ISDN ISDN 

ATM 

ISDN 

OSI LAN WAN 

Frame 

Relay 

6 

X.25 

L3 

HDLC 

LAPB 

X.21

Emulátor 

NETBIOS 

SAP 

Aplikace 

NetWare 

shell 

Klient 

Síťové architektury a referenční model OSI 

SPX 

IPX 

NetWare 

Core 

Protocol 

NCP 

RPC 

aplikace 

RPC 

7 

Aplikační 

6 

Prezentační 

5 

Relační 

4 

Transportní 

3 

Síťová 

2 

Spojová 

1 

Fyzická 

Aplikační vrstva 

Sada aplikačních protokolů 

Transportní vrstva 

TCP UDP 

Síťová vrstva (IP vrstva) 

ICMP IGMP OSPF AR RARP IP 

Architektura NetWare Architektura TCP/IP 

SAP – Service Advertisement Protocol 

SPX – Sequenced Packet Exchange 

IPX – Internet Packet Exchange 

7

Služby 

Pro 

aplikační 

program 

Pro 

transport 

dat 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

Implementace vrstev RM OSI 

Technologická složka Typ SW Typ zařízení 

aplikace 

HW 

SW 

aplikace 

OS 

User end (servery, 

PC…) 

směrovače 

přepínače 

zesilovače/tvarovače 

8



Otevřené systémy 

• Otevřené pro další standardizaci 

• Definují širší kategorie funkcí pro každou úroveň 

• Nedefinují způsob implementace funkcí (jsou 

technologicky neutrální) 

Pojmy 

• Logická síť– zpravidla implementovaná na jednom 

datovém sdíleném spoji nebo na skupině přepínaných 

datových spojů 

• Síťový uzel 

• Síťová adresa (logická) identifikátor sítě 

identifikátor uzlu 

(na síti) 

9



• Síťová adresa (vrstva síťová) – logická adresa 

(konfigurovaná - SW) 

• Adresa MAC – Media Access Control (vrstva 

datového spoje) – adresa síťového rozhraní (fyzická - 

HW) 

• Směrování – určení přenosové cesty pro paket 

(protokolové jednotky síťové vrstvy) mezi 

směrovacími zařízeními na základě logické síťové 

adresy cílového uzlu 

• Distribuční (přenosové) technologie – zajišťují 

distribuci signálu ( rámců) mezi propojovacími 

zařízeními na základě adresy fyzického rozhraní 

10



• Adresa MAC – adresa fyzického síťového rozhraní 

• 48 bitů – vyjádření obvykle v šestnáctkovém tvaru (např. 

02:60:60:EE:54:01) 

• první bit adresy X určuje 

– MAC individuální adresu (X=0) 

– MAC skupinovou adresu (X=1) – MAC multicast 

• MAC broadcast adresa FF:FF:FF:FF:FF:FF – adresa všech 

síťových rozhraní na spoji 

• MAC nulová adresa 00:00:00:00:00:00 – rezervována pro cílové 

adresy zkušebních a prázdných rámců 

• První polovina MAC adresy (3 oktety) je pevně přidělena 

výrobci – kód výrobce – OUI (Organization Unique Identifier) – 

např. 3COM – 3C:00:00, Sun – 08:00:20 

11



• Různé síťové architektury používají stejné distribuční 

technologie (např. technologii IEEE 802.3 používají 

architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk…) – hybridní 

sítě – multiprotokolové směrovače, přepínače 

TCP/IP NetWare AppleTalk 

IEEE 802.3 

12



• Jedna síťová architektura může využívat různé 

přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP 

využívá IEEE 802.3, IEEE 802.11, SONET…) 

TCP/IP 

IEEE 802.3 IEEE 802.11 SONET 

13



Techniky přenosů 

• Přepínání spojů – komutovaný spojení (dial-up) 

• Přepínání paketů 

– Virtuální spoje – vytvoření virtuálního přenosového 

kanálu (na fyzické infrastruktuře) – umožní spojovanou 

potvrzovanou službu – virtuální full-duplex – zajištění 

spolehlivého přenosu s QoS – Quality of Service 

(obvyklé u vysokorychlostních spojů) 

– Datagramová služba – reálná přenosová cesta není 

předem známá, každý paket (datagram) je označen 

cílovou adresou, nezajištěna sekvenčnost a potvrzování 

správnosti příjmu – sestavení zprávy ze segmentů v 

cílovém uzlu 

14



• Směrování – 3. vrstva RM OSI – síťové pakety – 

směrovače - minimálně 2 síťová rozhraní (stejné nebo 

různé přenosové technologie 

• Přepínání – 2. vrstva RM OSI – datové rámce – konverze 

rámců přenos. technologie 

N3 

N1 

A 

R1 

B 

R2 

N4 N5 

C 

N2 

15

7 

N1 N2 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

DATA 

A PDU DATA 

2 2 

1 1 

záhlaví vnořených protokolů…… 

……… …………….. ……………. 

3 

2 2 

1 1 

A B 

C 

3 

B PDU DATA C PDU DATA 

DATA 

A 

B 

C 

DATA 

přenosové 

technologie 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

16


Protokoly LAN a WAN 

• Protokoly WAN (point-to-point) pro služby vrstvy 

datového spoje: 

– Se spojením – řízený přenos rámců 

– Bez spojení – jednosměrné předání rámců 

• Protokol HDLC 

• Sada protokolů LAP 

• Protokol PPP 

• Specifikace ATM – ATM rámec („cell“ – buňka) 

• Frame Relay 

• ISDN 

17



Protokoly LAN vrstvy datových spojů (násobný přístup k 

přenosovému médiu) : 

• Implementace všesměrového vysílání (broadcasting) 

• Implementace promiskuitního režimu (příjem všech 

vysílaných rámců) 

• Multiplexing – služby protokolů vrstvy datových spojů 

sdílí více uživatelů (entit síťové vrstvy) různých 

architektur 

– Adresová filtrace – příjem pouze určitých rámců 

– Protokolová filtrace – příjem pouze těch rámců, 

které obsahují PDU určitých protokolů síťové vrstvy 

• Podpora skupinového vysílání – MAC multicasting 

(implementace skupinové MAC adresy) 

18



• Protocol HDLC (High-Level Data Link Control) – 

normalizovaný protokol ISO – základ dalších protokolů 

(„příbuzné protokoly“ používají obdobný formát rámce) 

• HDLC definuje pro spoje half-duplex a full-duplex 

• 3 typy komunikujících stanic 

– primární – řídící stanice (master) – vysílá rámce 

„příkaz“ 

– sekundární – řízená stanice (slave) – vysílá rámce 

„odpověď“ 

– kombinovaná – vysílá „příkazy“ i „odpovědi“ 

19



• 2 typy konfigurace datového spoje 

– vyvážená konfigurace (dvě kombinované stanice pro přenosy 

half-duplex i full-duplex) 

– nevyvážená konfigurace (jedna primární a jedna nebo více 

sekundárních stanic pro přenosy half-duplex i full-duplex) 

• 3 režimy přenosu dat 

– NRM (Normal response mode) – v nevyvážené konfiguraci 

pouze primární stanice zahajuje přenos dat 

– ARM (Asynchronous response mode) – v nevyvážené 

konfiguraci přenos dat může zahájit i sekundární stanice 

– ABM (Asynchronous balanced mode) – vyvážená konfigurace 

s kombinovanými stanicemi 

20



• 2 typy rámců 

– číslovaný (obsahuje pořadové číslo rámce) 

• datový – obsahuje uživatelská data 

• nedatový – řízení spoje – pole „type“ (3 bity) 

– 0 – Receive and Ready 

– 1 – Reject 

– 2 – Receive Not Ready 

– 3 – Selective Reject 

– nečíslovaný (bez pořadového čísla rámce) – režijní 

rámec pro navázání a ukončení spojení a nastavení 

přenosového režimu (neobsahuje uživatelská data) 

21



• Formát rámce HDLC 

Flag 

Adresa Řízení DATA 

FCS 

Flag 

8 b. 8 b. 8 b. proměnlivá délka 16 b. 8 b. 

Flag – příznak začátku a konce rámce – „01111110“ 

• Další protokoly vrstvy datových spojů – WAN 

– protokoly LAP 

– protokol PPP 

– ATM 

22



• Protokoly skupiny LAP (Link Access Protocol) 

– LAPD – pro řízení spoje (na D-kanálu) v 

uživatelském rozhraní sítí ISDN (Integrated 

Services Digital Network) 

– LAPM - pro modemy – podpora procedur pro 

automatické opravy chyb 

– LAPF – pro řízení spoje v uživatelském rozhraní 

sítí Frame Relay 

23



• Protokol PPP (Point-to-Point Protocol) - 

normalizovaný protokol je určený 

– pro dial-up přístup do internetu (modemy) 

– pro řízení datových spojů mezi směrovači 

(vysokorychlostní spoje) 

• PPP specifikuje 2 úrovně protokolů 

– pro řízení sítě – NCP (network control protocol) 

– pro řízení spoje – LCP (link control protocol) 

24

• Formát rámce PPP 



1 1 1 2 max. 1500 2 1 

Flag 

7E 

Adresa 

FF 

řízení 

03 

protokol DATA FCS 

Flag 

7E 

Pole „protokol“ určuje typ protokolu, jehož PDU je v 

rámci zapouzdřeno 

• NCP – podpora několika síťových architektur 

architektura 

TCP/IP 

AppleTalk 

NetWare 

typ protokolu 

IP 

DDP 

IPX 

hodnota pole 

0x0021 

0x0029 

0x0026 

25

• LCP - řízení spoje 

LCP 

Link Control 

Protocol 

PAP 

Password 

Authentication 

Protocol 

CHAP 

Challenge 

Authentication 

Protocol 



Navázání, dohod o 

konfiguraci, ukončení 

„Slabá“ autentizace klienta 

(heslo) 

„Silná“ autentizace klienta 

na výzvu (šifrovaná) 

0xC02 

1 

0xC02 

3 

0xC22 

3 

26

• Protokol ATM (Asynchronous Transfer Mode) 

• Charakteristika ATM sítí: 

– vysoké přenosové rychlosti 155 – 622 Mbps (full-duplex režim, 

komunikace se spojením) 

– garance kvality služeb (pro různé typy přenášených informací) 

– přenos datových buněk konstantní délky 53B 

– virtuální adresace (virtuální cesty s virtuálními kanály) 

• Formát rámce 

4 

Generic Flow 

Control 

GFC 

8 

Virtual Path 

Identifier 

VPI 

16 

Virtual Channel 

Identifier 

VCI 

4 

řídící 

bity 

8 

Header Error 

Control 

HEC 

384 

DATA 

5 Bytů 48 Bytů 

27

• Architektura ATM 



Vyšší protokoly pro přenos obrazu, přenos zvuku, přenos dat 

podvrstva konvergence – aplik. služby pro vyšší vrstvy 

AAL (ATM Adaptation Layer) 

podvrstva sestavování a rozebírání buněk 48bitových 

sestavení a směrování rámců 

ATM Layer multiplexování virtuálních kanálů (VC) 

sdružování VC do virtuálních cest (VP) 

zajišťuje dopravu buněk mezi ATM uzly 

PHY (ATM Physical Layer) přímým vysíláním do přenosového média nebo 

pomocí přenosového systému SONET/SDH 

28

ATM síť 

VP:VC 

přepínač 

VP 

přepínač 

koncový ATM 

uzel 

virtuální cesty 

virtuální 

kanály 

29

Počítačové sítě Protokoly, architektura • Normalizace ... - eAMOS

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?