Ji°φ Peterka

Jak jsme si ji₧ n∞kolikrßt zd∙raznili, sφ¥ov² model TCP/IP sßm nespecifikuje ₧ßdnΘ konkrΘtnφ p°enosovΘ technologie äpod" sφ¥ovou vrstvou, tj. ₧ßdnΘ konkrΘtnφ protokoly na ·rovni vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ. Zde se skuteΦn∞ pou₧φvajφ takovß °eÜenφ, jakß jsou k dispozici resp. jakß si vyberou provozovatelΘ konkrΘtnφch sφtφ. Nap°φklad v lokßlnφch sφtφch to b²vß nejΦast∞ji Ethernet, a z tohoto d∙vodu takΘ b²vß samotnß vrstva sφ¥ovΘho rozhranφ n∞kdy oznaΦovßna jako Ethernetovß vrstva.

SkuteΦnost, ₧e TCP/IP sßm nijak änenapl≥uje" svou vrstvu sφ¥ovΘho rozhranφ, vÜak rozhodn∞ neznamenß, ₧e by bylo zcela lhostejnΘ jakou konkrΘtnφ technologii u₧ivatelΘ skuteΦn∞ pou₧ijφ. ProblΘm je toti₧ v tom, ₧e protokol IP, provozovan² na ·rovni sφ¥ovΘ vrstvy, musφ b²t vhodn²m a koordinovan²m zp∙sobem äposazen" na konkrΘtnφ protokol, pou₧φvan² na ·rovni vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ. Uka₧me si to na p°φkladu: jestli₧e se v urΦitΘ sφti pou₧φvß jako p°enosovß technologie Ethernet, musφ odesilatel äbalit" jednotlivΘ pakety protokolu IP do Ethernetov²ch rßmc∙ takov²m zp∙sobem, aby p°φjemce na druhΘ stran∞ byl schopen je zase zp∞tn∞ ävybalit". Jin²mi slovy: oba musφ b²t p°edem dohodnuti na konkrΘtnφm zp∙sobu, jak²m bude protokol IP vyu₧φvat k p°enosu sv²ch paket∙ protokoly Ethernetu. ┌pln∞ stejn∞ je tomu i v p°φpad∞ jin²ch p°enosov²ch technologiφ, jako t°eba Token Ring, ATM, FDDI apod. SouΦßstφ ästandardizaΦnφ maÜinΘrie TCP/IP" (ke kterΘ se takΘ jeÜt∞ dostaneme) proto musφ b²t soustava doporuΦenφ o tom, jak tu kterou konkrΘtnφ p°enosovou technologii (na ·rovni vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ) vyu₧φvat pro p°enos paket∙ protokolu IP.

Protokoly sφ¥ovΘ vrstvy

Nejv²znamn∞jÜφm protokolem sφ¥ovΘ vrstvy TCP/IP je bezesporu samotn² protokol IP (Internet Protocol), kter² zajiÜ¥uje vlastnφ p°enos datov²ch paket∙ (i kdy₧ ve skuteΦnosti k tomu sßm vyu₧φvß p°enosovΘ technologie na ·rovni vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ). P°ipome≥me si, ₧e protokol IP funguje na nespojovanΘm a nespolehlivΘm principu, tj. nepoΦφtß s navazovßnφm spojenφ mezi p°φjemcem a odesilatelem, a neusiluje o zajiÜt∞nφ spolehlivosti p°enosu - ne ₧e by sßm z vlastnφ iniciativy n∞jakß data zahazoval, ale kdy₧ zjistφ ₧e p°eci jen doÜlo k n∞jakΘ chyb∞ p°i p°enosu a k poÜkozenφ dat, nepova₧uje za svou povinnost postarat se o nßpravu.

Vedle protokolu IP vÜak sφ¥ovou vrstvu TCP/IP äob²vajφ" jeÜt∞ mnohΘ dalÜφ protokoly. Podle jejich v²znamu je lze rozd∞lit do nßsledujφcφch skupin:

• protokoly slou₧φcφ pot°ebßm vzßjemnΘ nßvaznosti protokolu IP a p°enosov²ch technologiφ vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ. Sem pat°φ nap°φklad protokol ARP (Address Resolution Protocol), pou₧φvan² hlavn∞ v prost°edφ Ethernetovsk²ch sφtφ, a slou₧φcφ pot°ebßm p°evodu 32-bitov²ch IP adres na 48-bitovΘ EthernetovΘ adresy. Dßle sem pat°φ nap°φklad protokol RARP (äreverznφ" ARP), umo₧≥ujφcφ opaΦn² p°evod, a pou₧φvan² hlavn∞ bezdiskov²mi stanicemi k poΦßteΦnφmu zjiÜt∞nφ jejich IP adresy.
• protokoly slou₧φcφ pot°ebßm sprßvy a °φzenφ. Sem pat°φ zejmΘna protokol ICMP (Internet Control Message Protocol), kter² se pou₧φvß k signalizaci chyb a r∙zn²ch nestandardnφch situacφ (ale pouze pot°ebßm signalizace, ICMP sßm nezajiÜ¥uje jejich nßpravu). Dßle sem pat°φ nap°. protokol IGMP (Internet Group Management Protocol), podporujφcφ tzv. skupinovΘho vysφlßnφ (multicasting).
• protokoly zajiÜ¥ujφcφ aktualizaci sm∞rovacφch informacφ. SamotnΘ sm∞rovßnφ, neboli rozhodovßnφ o dalÜφm sm∞ru jednotliv²ch paket∙ a jejich nßslednΘ odeslßnφ, sice zajiÜ¥uje protokol IP, ale i ten p°itom vychßzφ z obsahu sm∞rovacφch tabulek v jednotliv²ch uzlech. Obsah t∞chto sm∞rovacφch tabulek vÜak musφ b²t pravideln∞ aktualizovßn, tak aby odpovφdal reßlnΘ situaci a skuteΦnΘ topologii soustavy vzßjemn∞ propojen²ch sφtφ. No a to u₧ je ·kol pro specializovanΘ protokoly, mezi kterΘ pat°φ zejmΘna protokoly RIP (Routing Information Protocol) a OSPF (Open Shortest Path First).

Protokoly transportnφ vrstvy

Jak jsme si ji₧ uvedli v minulΘm dφlu, auto°i TCP/IP äosadili" transportnφ vrstvu hned dv∞ma zßkladnφmi transportnφmi protokoly, a to protokoly TCP a UDP. Logika tohoto kroku je genißln∞ jednoduchß - nelze-li jednoznaΦn∞ stanovit, zda aplikace budou po transportnφ vrstv∞ po₧adovat spφÜe spolehlivΘ p°enosovΘ slu₧by, by¥ pon∞kud mΘn∞ efektivnφ, nebo naopak p°enosovΘ slu₧by co mo₧nß nejrychlejÜφ, by¥ nespolehlivΘ - pak nech¥ jsou na ·rovni transportnφ vrstvy k dispozici ob∞ mo₧nosti, a nech¥ mß ka₧dß aplikace mo₧nost v²b∞ru.

Protokol TCP (Transmission Control Protocol) zajiÜ¥uje prvnφ z obou variant - zajiÜ¥uje spolehlivou p°enosovou slu₧bu, navφc na spojovanΘm principu. Tomu, kdo ji vyu₧φvß (tj. p°φsluÜnΘ aplikaci) p°itom vytvß°φ iluzi äp°enosovΘ roury": odesilatel na jednΘ stran∞ zadßvß k odeslßnφ postupn∞ jednotlivΘ byty (ästrkß je do p°enosovΘ roury"), a p°φjemce si je na druhΘm konci pomyslnΘ roury zase m∙₧e postupn∞ odebφrat. Ve skuteΦnosti se data samoz°ejm∞ p°enßÜφ po blocφch (a ne jako souvisl² proud jednotliv²ch byt∙), ale to je p°ed koncov²mi aplikacemi efektivn∞ skryto. Samotn² protokol TCP p°itom ke svΘmu fungovßnφ vyu₧φvß takovΘ p°enosovΘ slu₧by, jakΘ mu na ·rovni sφ¥ovΘ vrstvy nabφzφ protokol IP (tj. slu₧by nespolehlivΘ a nespojovanΘ).

Protocol UDP (User Datagram Protocol) zajiÜ¥uje druhou variantu - tedy nespolehlivou a nespojovanou p°enosovou slu₧bu na ·rovni transportnφ vrstvy. Protokol UDP je ve svΘ podstat∞ pouze velmi jednoduchou nadstavbou nad protokolem IP, kterß v zßsad∞ nijak nem∞nφ charakter p°enosov²ch slu₧eb, poskytovan²ch p°φmo samotn²ch protokolem IP. JedinΘ, co protokol UDP äp°idßvß navφc", je rozliÜovßnφ mezi jednotliv²mi p°φjemci a odesilateli v rßmci konkrΘtnφch uzl∙ - zatφmco protokol IP p°edpoklßdß, ₧e adresßtem paket∙ je v₧dy uzel jako takov², protokol UDP (stejn∞ jako TCP) ji₧ ävidφ" v rßmci jednotliv²ch uzl∙ i konkrΘtnφ p°φjemce (nap°. r∙znΘ aplikace, systΘmovΘ procesy atd.), a dokß₧e jim p°ijφmanß data rozd∞lovat. Na rozdφl od protokolu TCP se ale protokol UDP nesna₧φ vytvß°et vyÜÜφm vrstvßm (aplikacφm) iluzi p°enosu souvislΘho proudu dat. Mφsto toho jim p°edklßdß stejnou vizi, jakou jemu samΘmu p°edklßdß protokol IP - tedy vizi p°enosu Φlen∞nΘho na bloky (tzv. blokovanΘho p°enosu). Protokol UDP tedy oΦekßvß, ₧e mu aplikace budou p°edßvat data ji₧ äna°ezanß" (rozd∞lenß do blok∙), a on je bude pouze vklßdat, stylem 1:1, do sv²ch blok∙ (oznaΦovan²ch jako äu₧ivatelskΘ datagramy", odsud takΘ pojmenovßnφ protokolu).

Kam pat°φ SLIP a PPP?

Zajφmavou v²jimkou z celkovΘ koncepce TCP/IP, tak jak jsme si ji a₧ doposud popisovali, jsou dva relativn∞ mladΘ protokoly, SLIP (Serial Line IP) a PPP (Point-to-Point Protocol). Oba slou₧φ pot°ebßm p°enosu protokolu IP po dvoubodov²ch spojφch (sΘriov²ch linkßch), a dnes jsou velmi rozÜφ°enΘ zejmΘna dφky p°ipojovßnφ jednotliv²ch poΦφtaΦ∙ k Internetu p°es komutovanΘ (vytßΦenΘ) linky ve°ejnΘ telefonnφ sφt∞ - jsou to vlastn∞ jedinΘ dva protokoly z rodiny protokol∙ TCP/IP, kterΘ pro takov²to zp∙sob p°ipojenφ p°ipadajφ v ·vahu.

V²jimkou z celkovΘ koncepce TCP/IP jsou tyto dva protokoly proto, ₧e v sob∞ zahrnujφ i konkrΘtnφ p°enosovou technologii - pat°φ sice do vrstvy sφ¥ovΘ (nebo¥ implementujφ protokol IP), ale souΦasn∞ s tφm zasahujφ i do vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ. Jin²mi slovy: na rozdφl od samotnΘho protokolu IP (kter² vyu₧φvß existujφcφ p°enosovou technologii na ·rovni vrstvy sφ¥ovΘho rozhranφ) si protokoly SLIP a PPP svß data skuteΦn∞ p°enßÜφ samy.