Rozdíly mezi TCP/IP a ISO/OSI

11. TCP/IP model ve srovnání s referenčním modelem ISO/OSI (pojmenování a význam vrstev, jejich funkce, protokoly na vrstvách)

ISO/OSI

Něco málo z historie: V 70. Letech se začínají objevovat první rozlehlejší počítačové sítě. Které byly budovány především podle koncepcí hlavních výrobců počítačů, například sítě SNA (IBM) nebo DNA (DEC). Tyto sítě však měly zprvu velmi nežádoucí omezení. Počítaly se zapojováním počítačů od daných výrobců, k ostatním zařízením byly vcelku nepřátelské. Netrvalo dlouho a bylo jasné, že je potřeba jednotný standard, který umožní propojení více počítačů a zařízení od jiných výrobců do jedné velké sítě. Tento úkol si na svá bedra vzala firma ISO (1977).

Tvůrci se shodli na tom, že optimální počet vrstev síťového softwaru, který navrhovali, bude 7. 

1.Fyzická vrstva (Physical layer)
Úkol této vrstvy je prostý. Musí zařídit přenos jednotlivých bitů od odesílatele k příjemci. I přes jednoduchý úkol nebylo nic jednoduchého tuto vrstvu „vytvořit“. Musely se řešit zapeklité otázky typu napěťové úrovně, časové závislosti, tvary konektorů atp..

2. Linková vrstva (Data link layer)

Linková vrstva je bezprostředním následníkem vrstvy fyzické. Fyzická vrstva sama o sobě nerozpoznává jednotlivé bity, to je práce vrstvy linkové. Tato vrstva má za úkol zajistit bezchybný přenos dat ve velikostech i stovek bytů, nazývaných rámce. Primární úkol pak spočívá v tom, rozpoznat začátek a konec rámce, včetně jeho částí.

Při přenosu dat fyzickou vrstvou může dojít k řadě poruch a problémů. Fyzická vrstva se nestará o význam jednotlivých bitů a tak může příjemci dojít úplně jiná „zpráva“. O rozpoznání korektnosti informací se stará linková vrstva, která úplnost rámců kontroluje prostřednictvím různých kontrolních součtů atd.. Oznámí příjemci, že daný rámec dorazil v pořádku a celý, v opačném případě vyžádá opětovný přenos.

3.Síťová vrstva (Network layer)

Linková vrstva zařizuje přenos jednotlivých rámců, ale pouze mezi dvěma přímo spojenými cíly. Pokud se mezi odesílatelem a příjemcem nachází více uzlů, musí nastoupit síťová vrstva, která se stará o správné směrování (rating) jednotlivých rámců, které jsou na této vrstvě již označovány jako pakety. 

4.Transportní vrstva (Transport layer)

O volbu té nejlepší cesty jednotlivých paketů rozhoduje vrstva síťová. Od těchto problémů je tedy transportní vrstva zcela odříznuta a cesta se jí jeví tak, jako by spolu odesílatel i příjemce byli přímo propojeni. Transportní vrstva tedy řeší pouze komunikaci mezi odesílatelem a příjemcem, tzv. end-to-end komunikace.

Tato vrstva také zajišťuje rozložení původních dat do jednotlivých paketů (může tak být odeslána libovolně dlouhá informace i přes omezenou velikost paketů) a jejich následném vyjmutí a sestavení do původní informace u příjemce.

5.Relační vrstva (Session layer)

Úkolem této vrstvy je navazování a ukončování relací (sessions) mezi koncovými účastníky komunikace. Na začátku si od transportní vrstvy vyžádá navázání spojení mezi koncovými body komunikace, prostřednictvím kterého pak komunikace probíhá. Neméně důležitým úkolem relační vrstvy je řízení komunikace, tj. určit, kdo má kdy vysílat, naslouchat atd.. Má také na starosti vše, co nějak souvisí s ukončením nebo zrušením relace.

6.Prezentační vrstva (Presentation layer)

Různé počítače od různých výrobců vždy „chápaly“ jednotlivý informace jinak. Například stroje firmy IBM používaly znakový kód EBCDIC, kdežto většina ostatních počítačů pracuje s kódem ASCII. Řešit tyto problémy a obstarat konverzi dat má na starost právě prezentační vrstva. V rámci toho zde je i možnost komprese a šifrování koncových dat.

7.Aplikační vrstva (Application layer)

Síťová komunikace je uživateli využívána přes mnoho síťových aplikací (posílání elektronické pošty, vzdálený přístup, přenos souborů atp..). Z logických důvodů není možné všechny tyto aplikace zapracovat do aplikační vrstvy – právě pro jejich velkou různorodost. Součástí této vrstvy jsou tedy          jen části aplikací, které realizují společné, obecně použitelné mechanizmy. Prostředí emailového klienta a podobné věci jsou již na každém počítači jiné.

TCP/IP

Něco málo z historie: Počátky sahají do konce 60. Let, kdy si agentura ARPA (Advancer Research Projects Agency) ministerstva obrany USA, která si nechala vyvinout nové protokoly pro svou počítačovou síť ARPANET. Na vývoji těchto protokolů se podílela pracoviště předních univerzit USA. Svou dnešní podobu si protokoly získaly v letech 1977-79. Brzy se do této podoby přetransformovala i síť ARPANET, která se také stala zárodkem dnešního internetu.

Hlavní rozdíl oproti referenčnímu modelu ISO/OSI je v tom, že TCP/IP se příliš nezaobírá zajištěním spolehlivosti, kterou ISO/OSI řeží téměř v každé vrstvě. Tvůrci TCP/IP byli toho názoru, že tyto problémy by měli řešit koncoví uživatelé, nikoliv protokol. Neustálá kontrola totiž srážela přenosovou kapacitu, kterou takto bylo možno plně využít pro samotný přenos. TCP/IP tedy předpokládá především rychlou a jednoduchou síť, ke které se připojují inteligentní počítače. Dalším rozdílem pak je samotný přenos. ISO/OSI počítá se spojovaným přenosem, kdežto TCP/IP využívá přenos nespojovaný.

TCP/IP využívá pouze 4 vrstvy.

1.Vrstva síťového rozhraní (Network interface layer)

Tato vrstvám a na starosti ovládání konkrétní přenosové cesty a příjmem/vysíláním datových paketů. Vrstva není dále obecněji popsána, protože je závislá na použité přenosové technologii. Tato vrstva je také velmi často označována jako Ethernet layer – to proto, že jsou jednotlivé uzly často připojovány na lokální sítě typu Ethernet.

2.Síťová vrstva (Internet layer), někdy IP layer

Stará se o to, aby se jednotlivé pakety dostaly od odesílatele až ke koncovému příjemci přes všechny brány atp.. Tato vrstva tedy plní podobnou funkci jako síťová vrstva v OSI/ISO modelu, akorát je pro nespojitou komunikaci jednodužší.

3.Transportní vrstva (Transport layer)

Hlavním úkolem této vrstvy je zajistit přenos dat mezi dvěma účastníky, kterými jsou v případě TCP/IP přímo aplikační programy. V zájmu těchto programů může transportní vrstva řídit komunikaci a měnit tok dat z nespojitého, na spojovaný apod. Je často také realizována protokolem UDP (User Datagram Protocol)

4.Aplikační vrstva (Application layer)

Její entitou jsou jednoduché aplikační programy, které komunikují přímo s transportní vrstvou. Prezentační a realizační služby si zde však programy musí realizovat samy.

Protokol UDP vs TCP

Protokol TCP zajišťuje kvalitní a spolehlivý přenos. Protokol UDP naopak nabízí méně bezpečný, ovšem díky tomu rychlejší přenos dat.

TCP

Protokol TCP má spojovaný přenos, který pracuje s virtuálními okruhy a již před samotným přenosem předpokládá navázání spojení mezi odesílatelem a příjemcem.

TCP je stavěný na přenos proudu (stream) jednotlivých bytů (oktetů) dat. Odesílatel na jednom konci postupně předává protokolu jednotlivý byty a obdobně pracuje i příjemce.

Protokol TCP zastává tzv. stavovou komunikaci, což znamená, že účastníci komunikace mění svůj stav v závislosti na jejím průběhu.

UDP

Protokol UDP má nespojovaný přenos, který každý jednotlivý blok dat (uživatelský datagramy) přenáší samostatně a bez ohledu na zbylé datagramy).

UDP je dělaný pro přenos celých bloků dat. Očekává tedy od odesílatele to, že entita aplikační vrstvy sama datový blok vytvoří a předá jej protokolu UDP jako celek.

Jedná se o tzv. bezestavovou komunikaci, tj. příjemce nemění svůj stav v závislosti na průběhu komunikace.