Universitatea “Politehnica” din Bucureşti
Yüklə 239,75 Kb.
|
|
Universitatea Politehnica din Bucureşti Facultatea de Electronică, Telecomunicaţii şi Tehnologia Informaţiei Stive de protocoale in Internet si legatura cu QOS Proiect RCIMaster S.I.V.A. Student
Mihai-Andrei MIHALACHE 2013-2014Cuprins: Introducere ..................................................................................................................3 Protocoale Internet ....................................................................................................5 Modelul OSI ................................................................................................................6 TCP şi stiva de protocoale TCP/IP ...........................................................................9 Comparaţie între modelul OSI şi modelului TCP/IP .............................................14 Quality of service (QOS) .....................................................................................15 Dimensiunile performanţei QoS ............................................................................18 Maparea QOS de-a lungul stivei de protocoale ......................................................23 Arhitectura QOS .......................................................................................................39 Aplicaţii QOS .............................................................................................................40 Concluzii .....................................................................................................................41 Bibliografie selectivă .................................................................................................42 Introducere Suita protocoalelor Internet este un model de reţea şi un set de protocoale de comunicaţii utilizate pentru Internet şi pentru alte reţele similare. Acesta este cunoscut sub numele de TCP/IP, datorită protocoalelelor sale deosebit de importante, Protocolul de control al transmisiei (Transmission Control Protocol - TCP) şi Protocolul Internet (Internet Protocol - IP), au fost primele protocoale de reţea definite în acest standard. Acesta este uneori cunoscut sub numele de modelul de DoD, deoarece dezvoltarea modelului reţelei a fost finantat de DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), o agentie a Departamentul de Aparare al Statelelor Unite. TCP/IP oferă conectivitate end-to-end specificând cum datele ar trebui să fie formatate, adresate, transmise, rutate şi primite la destinaţie. Această funcţionalitate a fost organizată în patru niveluri, care sunt folosite la sortarea tuturor protocoalelelor aferente, în funcţie de domeniul de aplicare al reţele implicate. De la cel mai mic la cel mai mare, nivelurile sunt nivelul legăturilor de date, care conţine tehnologii de comunicare pentru un singur segment de reţea (link), nivelul internet, conectarea reţelelor independente, nivelul transport se ocupa cu, comunicarea proces-la-proces, iar nivelul aplicaţie, unde se gasesc interfeţele pentru utilizator şi care furnizează servicii de suport. Cercetăriile timpurii Stiva de protocoale Internet rezultată din cercetarea şi dezvoltarea efectuată de Agenţia de Apărare pentru Proiecte Avansate de Cercetare (Defense Advanced Research Projects Agency - DARPA), la sfârşitul anilor 1960. După iniţierea ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) în 1969, DARPA a început să lucreze la o serie de alte tehnologii de transmisiune de date. În 1972, Robert E. Kahn s-a alăturat DARPA în Biroul de prelucrare a informaţiei, unde a lucrat la ambele reţele de pachete prin satelit și reţelele terestre de pachete radio, și a recunoscut valoarea de a fi în măsură să comunice în ambele reţele. În primăvara anului 1973, Vinton Cerf, dezvoltatorul protocolului ARPANET Network Control Program (NCP), s-a alăturat lui Kahn pentru a lucra la un model de interconectare, cu scopul de a proiecta următoarea generație de protocoale pentru ARPANET. Până în vara anului 1973, Kahn şi Cerf au lucrat la o reformulare fundamentală, în care diferenţele dintre protocoale de reţea au fost ascunse prin utilizarea unui protocol comun inter-reţea, și în loc ca reţeaua de a fi responsabilă pentru fiabilitate, ca în ARPANET, gazdele au devenit responsabile. Cerf acorda meritele lui Hubert Zimmermann şi Louis Pouzin, designerii reţelei CYCLADES, cu influențe importante asupra acestui design. Designul reţelei include recunoașterea faptului că aceasta ar trebui să ofere numai funcţiile de transmitere eficientă şi de rutare a traficului între nodurile terminale şi că toate celelalte informații trebuie să fie situate la marginea reţelei, în nodurile terminale. Folosind un design simplu, a devenit posibil să se conecteze aproape orice reţea la ARPANET (internetworking), indiferent de caracteristicile locale, rezolvând astfel problema iniţială a lui Kahn. O expresie populară este că TCP/IP, produsul muncii lui Cerf şi Kahn, va rula ca "două cutii de conserve conectate printr-o sfoară". Un computer numit router este prevăzut cu o interfaţă pentru fiecare reţea. Acesta transmite pachete înainte și înapoi între ele. Iniţial un router a fost numit gateway, dar termenul a fost schimbat pentru a evita confuzia cu alte tipuri de gateway-uri. Internetworking este practica de a conecta o reţea de calculatoare cu alte reţele prin utilizarea unui gateway care oferă o metodă comună de rutare a pachetelor de informaţii între reţelele. Sistemul rezultat de reţele interconectate este numit Internetwork, sau pur şi simplu internet. Internetworking este o combinație de cuvinte, inter ("între") şi networking, nu internet-working sau international-network. 
Schema primei conexiuni internet (internetworking) Protocoale Internet Mulţimea de niveluri şi protocoale se numeste arhitectură de reţea. Există mai multe arhitecturi de reţea: • modelul ISO/OSI/RM, • modelul TCP/IP, • modelul Netware/Novell • modelul Xerox Network System. 
OSI împarte funcţiile unei retele în 7 straturi numite nivele (Layer) - fiecare nivel depinde doar de nivelul imediat inferior si ofera informatii doar către nivelul imediat superior. Diverse protocoale implementeaza functionalitatea unuia sau mai multor nivele OSI, bazandu-se pe informatia oferita de nivelele inferioare. Comunicatia in cadrul nivelului OSI se face intre nivelele corespondente, prin parcurgerea tuturor nivelelor inferioare acestora. Tradiţional, Internet-ul a fost proiectat pentru patru aplicaţii principale, după cum urmează: • Poşta electronică; • Ştiri; • Conectare la distanţă; • Transfer de fişiere.
O aplicaţie nouă, WWW (World Wide Web), a schimbat toată situaţia şi a adus în reţea milioane de noi utilizatori. Clienţii, serverele, imprimantele, bazele de date relaţionale, dispozitivele de interconectare formează componentele unei reţele locale. Acestea realizează încapsularea şi decapsularea datelor pentru a-şi îndeplini toate sarcinile (transmitere e-mail-uri, editare texte, scanare, acces la baze de date). Modelul OSI În literatura de specialitate este adesea întalnitaă denumirea "OSI Reference Model" (modelul de referinţă OSI). OSI a fost emis în 1984 şi este un model pe şapte straturi dezvoltat de ISO (International Standardization Organization) pentru descierea modului în care se pot combina diverse dispozitive pentru a comunica între ele. Acest model este conceput ca având şapte straturi (niveluri - layers ) iar fiecaruia i se asociază o anumita funcţie (mai exact un anumit set de funcţii). Aceste şapte straturi formeaza o ierarhie plecand de la primul strat din partea de sus, stratul 7 application (aplicaţie) şi până la ultimul din partea de jos a stivei, startul 1 physical (Fizic). Modelul de referinţă OSI este primul model introdus în reţelele de comunicaţie. Deşi există şi alte modele de reţele, cei mai mulţi producători de reţele îşi relaţionează produsele cu Modelul de referinţă OSI, mai ales atunci când doresc să facă cunoscut utilizatorilor modul de folosire. Este considerat cel mai bun în instruirea oamenilor pentru a putea trimite şi primi informaţie în cadrul unei reţele. Modelul de referinţă OSI permite utilizatorilor să sesizeze funcţiile reţelei pentru fiecare nivel în parte. Aceasta este o metodă de a arăta cum circulă informaţia de-a lungul unei reţele. Modelul OSI explică cum informaţiile sau datele circulă de la programele de aplicaţii, prin mediul de transmisie până la alte programe de aplicaţii aflate pe un alt calculator ce se gaseşte în reţea . În sistemul de referinţă OSI exista 7 niveluri, fiecare având o funcţie importantă în cadrul sistemului. Avantajele partiţionării reţelei în cele şapte niveluri sunt urmatoarele:
Problema transferului de informaţii între calculatoare se împarte în şapte mici probleme pe care modelul de referinţă OSI le trateaza în mod individual. Fiecare din cele şapte probleme este reprezentată de câte un nivel în cadrul modelului OSI. Cele 7 niveluri sunt următoarele: 1: Nivelul fizic 2: Nivelul legatura de date 3: Nivelul retea 4: Nivelul transport 5: Nivelul sesiune 6: Nivelul prezentare 7: Nivelul aplicatie 
Descrierea fiecaruia din cele sapte niveluri ale modelului OSI. Fiecare nivel are un set de funcţii predefinit care trebuie folosit pentru a se putea efectua transferul de date. Nivelul 7: Nivelul aplicaţie Nivelul aplicaţie este nivelul cel mai apropiat de utilizator. Presupune asigurarea suportului direct al aplicaţiilor utilizatorilor. Diferă de celelalte niveluri prin faptul că nu presupune servicii pentru nici un alt nivel din cadrul modelului OSI. Nivelul aplicaţie asigură comunicarea, sincronizarea aplicaţiilor şi stabileşte recuperarea datelor şi controlul integrităţii acestora. Deasemenea stabileşte dacă sunt resurse suficiente pentru a se efectua comunicarea. Acest nivel poate fi comparat cu browserele.
Nivelul prezentare se asigură că informaţia transmisă nivelului aplicaţie al sistemului se află într-un format acceptat de nivelul aplicaţie al sistemulul receptor. El converteşte datele din formatul acceptat de reţea în formatul acceptat de calculator. Dacă e necesar, nivelul prezentare aduce informaţia din diversele formate de reprezentare la un format comun de reprezentare. Nivelul prezentare e asociat cu reprezentarea în cod ASCII. Nivelul 5: Nivelul sesiune Nivelul sesiune permite aplicaţiilor ce rulează pe terminale diferite să partajeze o conexiune logică numita "sesiune". Sesiunea reprezintă dialogul între două sau mai multe aplicaţii. Nivelul sesiune asigură servicii nivelului prezentare. De asemenea, nivelul sesiune asigură funcţii de sincronizare a aplicaţiilor, precum şi verificarea informaţiilor transferate, astfel încât, în cazul unei întreruperi a comunicaţiei, la reluarea ei să nu fie necesar decât transferul informaţiilor pierdute în urma întreruperii. Nivelul 5 se referă la dialog şi conversaţie. Nivelul 4: Nivelul transport Nivelul transport segmentează la emisie pachetele mari de date provenite de la nivelul sesiune în pachete de dimensiune convenabilă nivelului reţea, iar la recepţie le reasamblează în pachetele originale. În timp ce nivelele aplicaţie, prezentare şi sesiune se preocupă de problemele aplicaţiilor, celelalte trei nivele (fizic, legatură de date şi reţea) se ocupă de transportul datelor. Nivelul transport presupune servicii de transport al datelor ce scutesc nivelurile superioare de implementarea detaliilor. Specifice acestui nivel sunt problemele legate de garantarea integrităţii şi a performanţelor serviciului. Pentru promovarea unui serviciu performant, nivelul transport deţine mecanisme de întreţinere şi ordonare a circuitelor virtuale, de detectare a erorilor şi recuperare a datelor, deţine informaţii despre fluxul datelor transmise pentru a preveni supraîncărcarea unui sistem cu date. Acest nivel este asociat cu performanţele serviciului oferit.
Nivelul reţea este un nivel complex ce presupune alegerea legăturii şi a căii optime dintre două sisteme terminale care pot fi localizate geografic în diverse reţele. Acest nivel este asociat cu selectarea caii, conversia adreselor şi cu deciziile de routare. Nivelul 2: Nivelul legatură de date Nivelul legatură de date realizează transferul fluxului de date prin intermediul unei singure legături de la un echipament la altul. Astfel caracterizat, nivelul legatură de date se preocupă de adresele fizice, topologia reţelei, folosirea conexiunilor în cadrul unei reţele, notificarea erorilor, expedierea cadrelor şi controlul fluxului. Acest nivel este asociat cu împachetarea în cadre. Nivelul 1: Nivelul fizic Prin nivelul fizic definim dispozitivele electrice, mecanice, folosite în activarea, întreţinerea şi dezactivarea legaturii fizice dintre doua sisteme terminale. Câteva din caracteristicile nivelului fizic ar fi nivelul tensiunii, schimbările de tensiune, rata de transfer, distanţa maximă la care se poate face transferul, conectorii fizici şi multe alte atribute care se referă la partea fizică a unei conexiuni. Nivelul fizic e responsabil de transferul biţilor (a informaţiei) de la un calculator la altul. Definitia încapsulării Încapsularea permite calculatoarelor să transmită date. Toate comunicaţiile sunt iniţiate la o sursă şi transmise la o destinaţie, iar informaţia transmisă se află sub forma cunoscută de date sau pachete. Daca calculatorul A doreşte să transmită date unui alt calculator B, datele vor fi împachetate prin procedeul numit încapsulare. Apoi, pe masură ce datele trec prin fiecare nivel al modelului OSI, noi informaţii le sunt adaugate (ca antet sau încheiere). În timpul folosirii reţelei de către utilizatori, pachetele cu informaţii transmise suferă anumite schimbări. Încapsularea presupune cinci paşi pe care reţeaua trebuie sa-i realizeze:
TCP şi stiva de protocoale TCP/IP Comunicarea între 2 maşini de calcul a fost realizată înca de la începuturile comunicaţiilor digitale cu ajutorul unei stive de protocoale ordonată pe mai multe nivele. OSI reprezinta una dintre primele structuri de comunicare ierarhica realizată de Organizaţia Internaţionala de Standardizare ISO. Ea a fost creata pe baza a 7 niveluri :
Cănd o aplicaţie de pe staţia sursă doreşte să comunice cu o altă aplicaţie de pe o staţie destinaţie, stiva de protocoale OSI este parcursă de sus în jos, de la nivelul aplicaţie spre nivelul fizic.Informaţia este încapsulată în segmente, pachete, frame-uri şi apoi trimisă prin intermediul nivelului fizic al staţiei destinaţie unde are loc procedeul invers, informaţia fiind decapsulată în timp ce trece de la nivelul fizic către nivelul aplicaţie. În momentul de faţă OSI nu mai reprezintă decât o unealtă didactică, ea fiind înlocuită în mare parte de stiva TCP/IP care reprezintă o viziune comprimată şi mai eficientă asupra comunicării ierarhice. Cu toate acestea principiile de bază ramân aceleaşi. Precum se observa în figura de mai jos nivelurile Fizic şi Data Link ale OSI au fost concatenate într-un singur layer TCP/IP numit Network Access. Nivelul Network din OSI şi-a păstrat componenta însă a fost redenumit Internet. Nivelul transport în TCP/IP ramâne în mare parte acelaşi ca în stiva OSI însa ia o parte din atribuţiile nivelului sesiune (iniţierea şi terminarea dialogului). Al patrulea şi ultimul nivel al TCP/IP a reuşit să reunească ultimele 3 nivele OSI: Sesiune, Prezentare şi Aplicaţie.
Rolul nivelului Internet este de a selecta cea mai bună cale către destinaţie. Principalul protocol care funcţionează la acest nivel este protocolul rutabil IP. Aici are loc determinarea celei mai bune căi şi switching-ul între pachete. Printre protocoalele care funcţioneaza la acest nivel putem enumera: IP, Internet Control Message Protocol (ICMP), Addess Resolution Protocol (ARP), Reverse Address Resolution Protocol (RARP) 
Nivelul Acces Reţea al stivei TCP/IP este nivelul în sarcina căruia cad toate detaliile necesare pentru ca un pachet IP să aibă o legatură fizică în mediul reţelei. Include detalii ale tehnologiilor LAN şi WAN şi toate detaliile conţinute în nivelurile Fizic şi Data Link din stiva OSI. Serviciile ARP şi RARP lucrează inclusiv la nivelul Network Access. 
Zone de aplicare a protocolului TCP TCP este folosit intens de multe din cele mai cunoscute protocoale ale aplicaţiilor Internet, dintre care fac parte The Web (World Wide Web), E-mail (poşta electronică), FTP (File Transfer Protocol - protocol de transfer de fişiere), Secure Shell (protocol de comunicaţie securizată) şi câteva aplicaţii media. The Web (World Wide Web) este un sistem de documente hypertext, interconectate ce pot fi accesate via Internet. Folosind un navigator web (browser), un utilizator poate să vizualizeze pagini ce pot conţine text, imagini, secvenţe multimedia, etc. E-mail-ul (poşta electronică) este un mecanism de stocare, trimitere şi primire a mesajelor prin sisteme electronice de comunicaţie. Termenul de e-mail se referă la sistemul de e-mail prin internet bazat pe SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) şi deasemenea la sistemele X.400 (o suită de protocoale care definesc standarde pentru sisteme de mesagerie e-mail. Acesta a fost definit de ITU-TS (International Telecommunications Union-Telecommunications Sector), în 1984 şi din nou în 1988. Folosit ca o alternativă la mai multe protocoale comune de e-mail, numit Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), X.400 este utilizat pe scară mai largă în Europa şi Canada decât în SUA) şi intranet. FTP-ul este un protocol de transfer al fişierelor de la un computer la altul prin internet sau prin orice reţea de tip TCP/IP , fară să se aibă în vedere ce sisteme de operare sunt folosite. Există o multitudine de clienţi FTP şi programe de servere. Secure Shell-ul este un protocol de reţea ce permite trimiterea datelor de la un computer la altul printr-un canal securizat. Codarea oferă confidenţialitate şi integritatea datelor. Un server SSH, foloseşte de obicei portul 22 al standardului TCP. Deoarece este optimizat pentru acuratetea mesajelor trimise şi nu a comunicaţiei rapide, protocolul TCP duce câteodată la întarzieri prin aşteptarea mesajeor nesincronizate sau pierdute ceea ce îl face să nu fie potrivit pentru aplicaţii în timp real cum ar fi Voice over IP. Pentru acest tip de aplicaţii sunt mai potrivite protocoale ca RTP (Real-time Transport Protocol) pe suportul UDP (User Datagram Protocol). Voice over IP este un protocol optimizat pentru transmiterea vocii prin internet sau a altor reţele similare. TCP este un serviciu sigur de comunicaţie ce garantează trimiterea unui flux de date de la un utilizator la altul fara duplicarea sau piederea acestora. Din moment ce transferul prin pachete nu este de incredere, este folosită o tehnică de validare cu retransmisie pentru a garanta acurateţea pachetelor transferate. Această tehnică fundamentală necesită ca destinatarul să raspundă cu mesaj de validare la primirea datelor. Expeditorul păstrează o copie a fiecarui pachet trimis şi asteaptă semnalul primirii înainte să trimită următorul pachet. El ţine cont deasemenea de timpul trecut de la trimiterea pachetului şi retransmite pachetul dupa un anumit interval. Acest cronometru este necesar în cazul in care se pierde un pachet sau este deteriorat. Yüklə 239,75 Kb. Dostları ilə paylaş:
|
