Mrežna arhitektura – slojevi, protokoli i usluge

Skup slojeva, sučelja i protokola čini mrežnu arhitekturu (network architecture).

Većina mreža organizirana je kao niz slojeva ili nivoa (layers, levels), svaki sloj izgrađen jenad onim ispod njega.

Slojevi su uvedeni da bi se smanjila složenost pri projektiranju mreža.

Broj nivoa, imena, sadržaji, funkcije sojeva razlikuju se od mreže do mreže.

U svim mrežama zadatak je svakog sloja da ponudi neke usluge (servise) za više slojeve koji ne moraju voditi računa o detaljima implementacije tih servisa. Dakle usluga je skupinaprimitiva (operacija) koje sloj pruža sloju iznad.

Sloj n na jednom kompjuteru komunicira sa slojem n na drugom pomoću skupa pravila kojase nazivaju protokol (elementi koji komuniciraju su peer).

Protokol je skup pravila koje moraju poštovati dvije strane kako bi komunikaciju uspostavile, održale određeno vrijeme potrebno za prijenos podataka i prekinule.Ključni elementi protokola su: Sintaksa - format, veličina i sadržaj poruke ili paketa protokola Procedura – semantika poruke (akcije koje se izvode u slučaju prijema različitih poruka) Timing – brzina, kada odbaciti poruku, ponovo poslati, odustati ...

Sloj prima zadatke od višeg sloja a komunikaciju obavlja izdajući zadatke nižem sloju.Prijenos naredbi i podataka između slojeva definiran je sučeljima.

Sučelje (interface) između susjednih slojeva definira koje primitivne operacije i servise

doljnji sloj nudi gornjem.

Protokoli su projektirani i razvijeni u kompletu kao familija protokola (protocol suite), svaki pojedinačni protokol rješava jedan komunikacijski problem a zajedno rješavaju sve komunikacijske probleme.

Lista protokola, po jedan za svaki sloj čini stog protokola (protocol stack).

Dizajn mreže razbija se na dizajn pojedinih slojeva.

Mrežni slojevi nude dva tipa usluga: spojno orjentirane (connection-oriented) - veza se uspostavi, koristi i oslobađa

(kao telefonski sistem) bespojno orjentirane (connectionless) - svaka poruka ima adresu i putuje neovisno

od ostalih (kao pošta)

Po kvaliteti usluga prijenos može biti: pouzdani (reliable) - nikad ne gube podatke, traži se potvrda primanja svake poruke

pa se javljaju zastoji, npr. za slanje datoteka nepouzdani (unreliable) - bez potvrde primanja

Slika 2) Primjeri različitih skupina protokola

Slika 1) Slojevi, protokoli i sučelja

Sučelja i servisi

entitet (entity) - aktivni element u sloju (npr. proces, čip ...) peer entiteti - entiteti u istom sloju na različitim računalima

Slika 3) Uloge sučelja usluga i istorazinskog sučelja

Neki elementi dizajna slojeva

svaki sloj mora imati mehananizam za identificiranje pošiljaoca i primaoca; ako postoji više odredišta potrebna određena vrsta adresiranja

pravila za prijenos podataka:

da li putuju u jednom smjeru (simplex komunikacija), u oba ali ne istovremeno (half-duplex) ili u oba istovremeno (ful-duplex)

koliko logičkih kanala ima i koji su im prioriteti (npr. 1 za obične i 1 za hitne podatke)

kontrola greški: koriste se kodovi za utvrđivanje i ispravljenje greški u prijenosu (postoji ih više,oba sloja moraju koristiti isti)

utvrđivanje da su svi dijelovi poruke stigli, te da su složeni u pravilnom redoslijedu kako riješiti problem zagušenja zbog brzog pošiljaoca podataka, a sporog primaoca problem nemogućnosti nekih slojeva da prihvaćaju proizvoljno dugačke poruke: potreban

mehanizam za razdvajanje, prenošenje i ponovno sastavljanje poruka multiplexing: ista veza se koristi za više neovisnih prijenosa (zbog ekonomičnosti) odabiranje puta (rute) od više mogućih koji postoje između izvora i odredišta