Nivelul 4 - Nivelul Transport

Despre Nivelul 4 (Nivelul Transport).

Despre TCP si UDP.

Identificarea Metodelor de Conectare TCP.

Scopul Nivelului 4.

Expresia "calitatea serviciului" este des folosita pentru a descrie scopul Nivelului 4 (Nivelul Transport). Responsabilitatile sale primare sunt de a transporta si de a regula fluxul de informatie de la sursa la destinatie si de a-l face cat mai precis si fiabil. Controlul cap-la-cap, furnizat prin ferestre glisante si fiabilitatea in numerotare secventiala si confirmarea receptiei (acknowledgments)sunt functii primare ale Nivelului 4.

PC-ul din stanga zice: "Salut! Cat de repede pot trimite informatia?".

PC-ul din dreapta raspunde astfel: "Sunt ocupat acum. Trimite informatia incet."

Comparatii cu ajutorul carora vom explica functiile Nivelului 4.

Controlul fluxului si fiabilitatea Nivelului Transport pot fi comparate cu un student care face o limba straina timp de un an universitar, apoi viziteaza tara in care se vorbeste acea limba. Ori de cate ori studentul incearca sa faca o converstie, este nevoit sa le ceara persoanelor cu care dialogheaza sa repete cuvintele spuse (fiabilitate) si sa vorbesca mai rar (controlul fluxului).

Persoana din partea stanga vorbeste foarte bine spaniola, iar engleza a studiat doar un an universitar. Persoana din dreapta stie doar limba engleza. Cel din partea stanga ii spune celuilalt: "Salut! Va rog sa vorbiti rar ca sa pot conversa cu dvs.".

Descrierea formei generale a protocoalelor din Nivelul 4.

Scopul principal al acestei expuneri consta in retele TCP/IP Ethernet. Protocolul TCP/IP din Nivelul 4 (Nivelul Transport) are doua stive de protocoale (TCP si UDP).

TCP furnizeaza un circuit virtual intre alicatiile utilizatorilor. Are urmatoarele caracteristici:

orientat pe conexiune

de incredere

divide in segmente mesajele trimise

reasambleaza mesajele la statia destinatie

retransmiterea a ceea ce nu s-a receptionat

reasambleaza mesajele din segemntele primite

Urmatoarele sunt caracteristici ale UDP-ului:

fara conexiune (connectionless)

nesigur

transmitere de mesaje

nu furnizeaza nici o verificare software pentru livrarea segmentului (nesigur)

Asemanari si deosebiri intre TCP si IP.

TCP/IP este o combinatie de doua protocoale separate (TCP si IP). IP este un protocol al Nivelului 3 - un serviciu fara conexiune care ofera cea mai sigura livrare de-a lungul retelei. TCP este un protocol al Nivelului 4 - un serviciu orientat pe conexiune care ofera atat control al fluxului cat si fiabilitate. Cele doua protocoale puse impreuna, permit furnizarea unui domeniu mai larg de servicii. Impreuna, ele reprezinta intreaga suita. TCP/IP este protocolul Nivelului 3 si Nivelului 4 pe care este bazat Internetul.

Descrierea formei generale a lui TCP.

Transmission Control Protocol (TCP) este un protocol orientat pe conexiune al Nivelului 4 (Nivelul Transport), care ofera o transmisie fiabila si flux bidirectional de date. TCP este o parte a stivei de protocoale TCP/IP.

Figura de mai sus reprezinta Graficul protocolului TCP/IP.

Descrierea formei segmentului TCP.

Definitiile campurilor din segmentul TCP:

port-ul sursa (source port) - numarul port-ului care face apelarea

port-ul destinatie (destination port)- numarul port-ului apelat

numarul secvential - numarul folosit pentru a asigura secventierea corecta a informatiei primite

numarul de confirmare - urmatorul octet TCP asteptat

HLEN - numar de cuvinte pe 32 biti din antet

rezervat - setat pe 0 (zero)

biti semnal - functii de control (cum ar fi setarea si terminarea unei sesiuni)

fereastra de date - numarul maxim de octeti pe care "expeditorul" ii poate accepta

suma de control - suma calculata a antetului si campului informatiei

urgent pointer - indica sfarsitul informatiei urgente

option-one option - marimea maxima a segmentului TCP

data - informatia protocolului de la nivelul superior

Descrierea formei generale a lui UDP.

User Datagram Protocol (UDP) este un protocol de transport fara conexiune, din stiva de protocoale TCP/IP. UDP este un protocol simplu care schimba datagrame fara ca livrarea sa fie garantata sau indeplinita, necesitand ca procesarea erorilor si retransmisia sa fie manevrate de alte protocoale.

Descrierea formei segmentului UDP.

UDP nu foloseste windowing sau confirmari, de aceea protocoalele Nivelului Aplicatie trebuie sa se ocupe de fiabilitate. UDP este proiectat pentru aplicatii care nu necesita punerea secventelor de segmente impreuna.

Protocoale care folosesc UDP includ:

TFTP, SNMP, DHCP, DNS (Domain Name System).

Descrierea numerelor de port-uri.

Atat TCP cat si UDP folosesc numere de port (sau de socket) pentru a inainta informatia la nivele superioare. Numerele de port sunt folosite pentru a tine urma diferitelor conversatii care traverseaza reteaua in acelasi timp. Programatorii au fost de acord sa foloseasca bine cunoscutele numere care sunt definite in RFC1700 (de exemplu, orice conversatie legata de aplicatia FTP, foloseste un numar standard de port, si anume 21). Conversatiilor care nu implica apllicatii cu bine-cunoscutele numere de port, le sunt atribuite numere de port care au fost selectate aleator (random) intr-un domeniu specific. Aceste numere de port sunt folosite ca adrese sursa si destinatie in segmentul TCP.

Cele doua tabele de mai sus contin numerele de port rezervate pentru TCP.

Urmatoarele doua tabele contin numerele de port rezervate pentru UDP.

Unele port-uri sunt rezervate atat in TCP cat si in UDP, desi aplicatiile s-ar putea sa nu fi fost scrise pentru a le suporta. Numerele de port au atribuite urmatoarele domenii:

Numere sub 255 sunt pentru aplicatii publice

Numere intre 255 si 1023 sunt atribuite companiilor pentru aplicatii de marketing

Numere peste 1023 sunt nereglementate.

Statiile de lucru folosesc numere de port pentru a selecta aplicatiile corespunzatoare. Numerele de port ale sursei initiale sunt atribuite dinamic de gazda sursa. De obicei, este un numar mai mare decat 1023.

Figura de mai sus reprezinta Numere de port TCP.

Descrierea deschiderii unei conexiuni prin schimbul a trei mesaje.

Secventa de trei mesaje pentru stabilirea unei conexiuni sincronizeaza o conexiune la ambele capete inainte ca informatia trnaferata sa ajunga la capete. Schimbul introductory sequence numbers, din timpul secventei de conexiune, asigura ca orice informatie care este pierduta, datorita problemelor ce pot aparea mai tarziu, poate fi recuperata.

Descrierea unui confirmari simple.

Marimea ferestrei (window size) determina cantitatea de informatie ce poate fi transmisa in acelasi timp inainte de primirea unui acknowledgment. Dupa ce o gazda trimite numarul de biti de marimea ferestrei, trebuie sa primeasca un acknowledgment inainte sa poata trimita alte mesaje. De exemplu, cu o fereastra de marime 1, fiecare segment trebuie confirmat inainte ca urmatorul segment sa poata fi transmis. Acestea rezulta din folosirea ineficienta a latimii de banda (bandwidth) de catre gazda.

Descrierea ferestrelor glisante.

Marimea ferestrei se refera la numarul de mesaje care pot fi trimise inaintea primirii unui acknowledgment. Cu cat dimensiunea in biti a unei ferestre este mai mare, cu atat este mai mare cantitatea de informatie ce poate fi transmisa. TCP foloseste confirmari asteptationale, ceea ce inseamna ca numarul confirmarii se refera la octetul urmator care este asteptat. Caracterul "glisant" al ferestrei, se refera la faptul ca marimea ferestrei este negociata dinamic in timpul sesiunii TCP.

Explicarea secventelor si numerelor de confirmare.

TCP furnizeaza secventierea segmentelor si confirmare cu referinta anticipata. Fiecare datagrama este numarata inainte de transmitere. La statia care primeste, TCP reasambleaza segmentul intr-un mesaj complet. Daca un numar de secventa lipseste din serii, acel segment este retransmis. Segmentele care nu sunt confirmate intr-o perioada data de timp, sunt retransmise automat.

Nivelul 5 - Nivelul Sesiune

Sa invatam fundamentele Nivelului Sesiune.

Incursiune in Nivelul Sesiune.

Nivelul Sesiune coordoneaza aplicatiile care interactioneaza in comunicarea dintre doua gazde. In lucrul cu retelele, comunicatiile de date strabat un mediu cu comutatie de pachete si nu cu comutatie de circuite, ca in telefonie. Comunicarea dintre doua calculatoare implica multe mini-conversatii, astfel fiind asigurat faptul ca cele doua calculatoare pot comunica. O cerinta (necesitate) a acestor mini-conversatii este aceea ca fiecare gazda sa joace doua roluri: serviciul de cereri, ca un client; raspunsul cu serviciu, ca un server. Determinand ce rol are fiecare la un moment dat este numit controlul dialogului.

Nivelul Sesiune stabileste, administreaza si determina sesiuni intre aplicatii. Acesta include pornirea, oprirea si resincronizarea a doua calculatoare care au o "sesiune rap".

Sunt cele 7 nivele ale modelului OSI, in care ne spune ca Nivelul Sesiune realizeaza comunicatii intre gazde (hosts), stabilind, intretinand si terminand sesiuni intre aplicatii.

Explicarea Nivelului Sesiune prin analogii.

Procesele retelei sunt foarte rapide, facandu-le greu de "vazut". Folosind analogii, poti intelege mai usor ce se intampla in timpul acestor procese. Urmatoarea analogie vine in ajutor, explicand Nivelul Sesiune:

Tocmai ai avut o discutie cu un prieten. Acum comunici (aici referindu-se la "sesiune rap", "sesiune") cu el/ea, pentru a discuta situatia prieteniei voastre, folosind serviciul de Instant Mail de la America On Line (AOL) sau un Internet Relaz Chat (IRC). Totusi, sunt doua probleme ce pot deranja sesiune. Prima problema este daca mesajele voastre pot trece in timpul conversatiei. Este posibil ca amandoi sa scrieti mesajele in acelasi timp, astfel s-ar intrerupe unul pe altul. A doua problema este nevoia pauzei (pentru a salva conversatia intr-un fisier) sau ca fiecare sa verifice converstia precedenta a celuilaltuia (pentru aflarea cauzei discutiei), sau resincronizarea conversatiei dupa o intrerupere.

Pentru rezolvarea primei probleme, ar trebui stabilit un protocol, sau un set de protocoale, care sa dicteze reguli pentru comunicarea cu celalalt. Aceasta inseamna ca fiecare dintre voi sa accepte un set de proceduri care trebuiesc urmate in timpul conversatiei (de exemplu, trimiterea de mesaje pe rand pentru evitarea intreruperii reciproce). Aceasta se refera la comunicatii alternante pe doua cai. Alta solutie este ca fiecare persoana poate scrie la calculator (tasta) oricand doreste, indiferent de cine transmite, presupunand ca mult mai multe informatii sunt intotdeauna pe drum (cale). Aceasta se refera la comunicatii simultane pe doua cai.

Pentru a rezolva a doua problema, trebuie trimis un checkpoint fiecaruia, ceea ce inseamna ca fiecare persoana ar trebui sa salveze conversatia intr-un fisier. Apoi, fiecare persoana reciteste ultima parte a conversatiei sale si verifica ora la ceas. Aceasta se refera la o sincronizare minora sau majora.

Doua checkpoint-uri importante sunt cum porneste si cum se opreste conversatia. Aceasta se refera la o initiere si la o terminare ordonata a conversatiei. De exemplu, cand folosesti Instant Mail sau Internet Relay Chat, de obicei faci schimb de expresii prin "La Revedere", inainte de terminarea sesiunii, pentru a fi sigur ca cealalta persoana intelege ca tu vei termina sesiunea.

O alta analogie care ne ajuta sa intelegem cum functioneaza Nivelul Sesiune este aceea de a refolosi aceeasi analogie, dar de data asta comunicand cu un prieten prin intermediul serviciului postal. Pot aparea aceleasi probleme. Mesajele ar putea trece unul pe langa altul pentru ca nu s-au folosit comunicatii simultane pe doua cai in loc de comunicatii alternate pe doua cai; sau poti avea o comunicatie proasta pentru ca nu ai sicronizat subiectii conversatiei.

Controlul dialogului.

Nivelul Sesiune decide ce conversatie sa foloseasca dintre conversatia simultana pe doua cai si comunicatia alternata pe doua cai. Aceasta decizie se refera la un control al dialogului. Daca comunicatia simultana pe doua cai este permisa, atunci Nivelul Sesiune are foarte putin de facut pentru mentinerea conversatiei si permite celorlalte nivele ale calculatoarelor care realizeaza comunicarea sa mentina conversatia. Este posibil sa apara coliziuni ale Nivelului Sesiune, desi acestea sunt foarte diferite de coliziunile fizice ce apar in Nivelul 1.

La acest nivel, coliziunile pot aparea daca doua mesaje trec unul pe langa altul si creeaza confuzii la una, sau chiar la ambele gazde ce comunica. Daca aceste coliziuni ale Nivelului Sesiune sunt insuportabile, atunci controlul dialogului are alta optiune: comunicatia alternata pe doua cai. Comunicatia alternata pe doua cai implica folosirea unui jeton de nivel sesiune, care permite fiecarei gazde sa trimita mesaje cand ii vine randul. Aceasta este similar cu metoda Token Ring de Nivel 2 care rezolva coliziunile Nivelului 1.

Separarea Dialogului - Sincronizarea Minora si Majora.

Verificarile pe o singura statie sunt similare cu felul in care un procesor de Word face pauza pentru o secunda cand efectueaza operatia de AutoSave a documentului curent. Totusi, aceste checkpoint-uri sunt folosite pentru separarea partilor unei sesiuni, asemenea unor dialoguri.

Separarea dialogului este initierea, terminarea si intretinerea ordonata a comunicatiei. Schema de mai sus descrie o sincronizare minora. La checkpoint-ul "time t=", gazda A trimite un mesaj de sincronizare la gazda B, in timp ce ambele gazde executa urmatoarea rutina:

face back up la fisierele specifice

salveaza setarile retelei

salveaza setarile ceasului

marcheaza  punctul final al conversatiei

O sincronizare majora ar implica mai multi pasi inainte-inapoi si conversatie ce sunt ilustrate in urmatoarea diagrama:

Recunoasterea urmatoarelor ca protocoale ale Nivelului 5, cum ar fi: NFS, SQL, RPC, X-Window, ASP, SCP.

Nivelul 5 are un numar important de protocoale. Ar trebui sa poti recunoaste aceste protocoale cand apar intr-o procedura de login sau intr-o aplicatie. Exemple de protocoale ale Nivelului 5 sunt:

(NFS)Network File System

(SQL)Structured Query Language

(RPC)Remote Procedure Call

X-Window System

(ASP)Apple Talk Session Protocol

DNA (Digital Network Architecture)

(SCP) Session Control Protocol

-Coordoneaza aplicatiile ce interactioneaza pe diferite gazde.

Nivelul 6 - Nivelul Prezentare.

Sa intelegem fundamentele Nivelului Prezentare.

Explicarea Nivelului Prezentare in termeni simpli.

Nivelul Prezentare este responsabil cu prezentarea informatiei intr-o forma pe care dispozitivul destinatie o poate intelege. Pentru a intelege mai bine acest concept, folosim analogia a doua persoane care vorbesc diferite limbi. Singura cale pentru ca ei sa se inteleaga este de a avea o alta persoana care sa faca traducerea. Nivelul Prezentare serveste ca traducator pentru dispozitivele care trebuie sa comunice pe retea.

In aceasta figura sunt prezentate functiile Nivelului Prezentare, si anume:

- asigurarea ca informatia poate fi citita de sistemul care o primeste

- format-ul informatiei

- structurile informatiei

- negocierea sintaxei de transfer a informatiei pentru Nivelul Aplicatie

Incursiune in Nivelul Prezentare.

Nivelul 6 (Nivelul Prezentare) ofera trei functii principale. Acestea sunt:

formatarea datelor (prezentarea)

incriptarea datelor

compresia datelor

Dupa primirea informatiei de la Nivelul Aplicatie, Nivelul Prezentare executa una dintre functii, sau chiar toate, asupra informatiei, inainte de a o trimite la Nivelul Sesiune. La statia de primire, Nivelul Prezentare ia informatia de la Nivelul Sesiune si executa functiile necesare inainte de a trimite informatia la Nivelul Aplicatie.

Recunoasterea formatului datelor

Pentru a intelege cum functioneaza data format-ul, sa ne imaginam doua sisteme diferite. Primul sistem foloseste Extended Binary Coded Decimal Interchange Code (EBCDIC) pentru a reprezenta caractere pe ecran, iar al doilea sistem foloseste American Standard Code Internet Interchange (ASCII). (Nota: Cele mai multe calculatoare personale folosesc ASCII, in timp ce supercalculatoarele traditionale folosesc EBCDIC). Nivelul 6 furnizeaza translatia intre aceste doua tipuri de coduri diferite.

Standardele Nivelului 6 determina cum sunt prezentate imaginile grafice. Trei dintre aceste standarde sunt:

PICT - un format de poza folosit pentru a transfera graficile QuickDraw intre programe pe sistemul de operare MAC.

TIFF - un format pentru rezolutie mare, imagini bit-map-ate

JPEG - joint photographic experts group format

Alte standarde ale Nivelului 6 indruma prezentarea sunetului si a filmelor. Incluse in aceste standarde sunt:

MIDI - (Musical Instrument Digital Interface) pentru mizica digitiz-ata

MPEG - (Motion Picture Experts Group) standard pentru compresia si codarea filmelor pe CD-uri, stocare digitala si cu o viteza de 1.5 Mb pe secunda.

QuickTime - standard care se ocupa de audio si video pentru programe de pe sistemul de operare MAC.

Descrierea formatelor fisierelor.

ASCII si EBCDIC sunt folosite pentru formatele text. Fisierele text ASCII contin doar caractere de text, fara orice comenzi sofisticate de formatare pe care procesoarele de cuvinte le-ar aplica unui document. Notepad este un exemplu de aplicatie care foloseste si creeaza fisiere text. De obicei are extensi "txt". EBCDIC este foarte similar cu ASCII deoarece nici el nu foloseste formatare sofisticata. Principala diferenta dintre cele doua este ca EBCDIC este folosit pe supercalculatoare, iar ASCII este folosit pe PC-uri.

Un alt format frecvent de fisier este cel binar. Fisierele binare contin informatii codate care pot fi citite doar de aplicatii specifice care au creat fisierul. Programe ca FTP folosesc tipul de fisier binar pentru a transfera fisiere.

Descrierea format-ului grafic.

Retelele folosesc diferite tipuri de fisiere. O sectiune anterioara descrie pe scurt format-ul fitierelor grafice. Internetul foloseste doua format-uri de fisiere pentru a afisa imagini, Graphic Interchange Format (GIF) si Joint Photographic Experts Group (JPEG). Orice calculator cu un program (reader) pentru fisierele de format GIF si JPEG poate citi aceste tipuri de fisiere, indiferent de tipul calculatorului.

Readers sunt programe software care afiseaza o imagine a unui tip particular de fisier. Unele programe pot citi multiple tipuri de imagini, deasemenea pot converti fisiere de la un tip la altul. Browser-ele de WEB au abilitatea de afisare a fisierelor grafice din ambele format-uri fara nici un software aditional.

Descrierea formatelor multimedia.

Un alt tip de fisier binar este fisierul de format multimedia, care stocheaza sunete, muzica si video. Ele pot fi descarcate complet, apoi rulate, sau pot fi descarcate in timp ce sunt rulate. A doua metoda se refera la streaming audio. Programul Windows foloseste formatul WAV pentru sunet, iar pentru fisierele animate foloseste formatul AVI. Cateva dintre cele mai frecvente formate video sunt MPEG, MPEG2 si Macintosh QuickTime.

Descrierea formatului markup language.

Un alt tip de format este markup language. Acest format lucreaza ca un set de instructiuni care spune browserului de web cum sa afiseze si sa administreze documentele. Hypertext Markup Language (HTML) este limbajul Internetului. Instructiunile HTML spun unui browser daca sa afiseze un text sau sa afiseze legatura catre un alt URL (Uniform Resource Locator). HTML nu este un limbaj de programare, ci un set de instructiuni asupra modului de afisare a unei pagini.

Explicarea incriptarii datelor.

Nivelul 6 este responsabil pentru incriptarea datelor. Incriptarea datelor protejeaza informatia in timpul transmisiei acesteia. Tranzactiile financiare (de exemplu, informatia cartii de credit) folosesc incriptarea pentru a proteja informatia cand traverseaza prin Internet. O cheie (un cod) de incriptare este folosita pentru a incripta informatia de catre sursa, apoi sa fie decriptata de destinatie.

14.1.9.1. Descrierea compresiei datelor.

Nivelul Prezentare este responsabil deasemenea pentru compresia fisierelor. Compresia se face folosind algoritmi (formule matematice complexe) pentru a micsora marimea fisierului. Algoritmul cauta fisierul de biti care se repeta, apoi ii inlocuieste cu un simbol. Un simbol este mult mai scurt decat ceea ce a inlocuit. O analogie simpla poate fi numele Cathy (porecla), simbolul, pentru a se referi la oricine care are numele intreg Catherine.

In figura, fraza necompresata este "A faster computer yields faster computin times". Aceasta fraza compresata arata astfel: "A ð Oer yields ð Oing times", unde ð=faster, iar O=comput.