Protokoli Mreza: Tutorijal.

Istorija TCP/IP:

Godine 1969, Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) uvela je razvoj mreze u svojim istrazivackim centrima. Glavna zamisao bila je da se stvori mreza sposobna da izdrzi nuklearni napad. Ako Sovjetska Unija lansira prvu raketu, mreza bi imala olaksanu komunikaciju. Dizajn ove mreze imao je nekoliko drugih potreba, najvaznija od njih bila je sposobnost da se radi nezavisno od bilo koje centralizovane kontrole. Prototip ovog sistema (nazvan ARPANET) je baziran u ogromnom delu na istrazivanja koja su uradjena 1962 i 1963. Original ARPANET radio je dobro, ali bio je predmet periodicnih padova sistema. Sta vise, dugorocna ekspanzija te mreze je dosta kostala. Pretraga je zbog toga inicirala realniji skup protokola, ta pretraga se zavrsila sredinom 1970, razvojem TCP/IP. TCP/IP je imao dve glavne prednosti nad drugim protokolima: Bio je istaknut i mogao se implementirati sa manjom cenom nego drugi protokoli koji su bili dostupni. Baziranjem na ove faktore, TCP/IP je postao veoma popularan. Do 1983, TCP/IP je integrisan u obliku 4.2 Berkley Software Distribution (BSD) Unix. Njegova integracija u komercijalne oblike Unix usledila je ubrzo, i TCP/IP je ustanovljen kao Internet standard. On se kao takav zadrzao do danas. Danas, TCP/IP se koristi za mnoge namene, a ne samo za internet komunikaciju. Na primer: Intraneti se cesto izgradjuju koriscenjem TCP/IP. U takvim okruzenjima, TCP/IP moze ponuditi znacajne prednosti nad drugim mreznim protokolima. Na primer: TCP/IP radi na razlicitim hardwarskim i operativnim sistemima. Koriscenjem TCP/IP, jedan moze brzo i lako kreirati heterogenu mrezu koja povezuje Mac, IBM kompatibilne, velike racunare, Sun Unix servere, MIPS masine i tako dalje. Svaki od ovih moze komunicirati koriscenjem zajednickog odela protokola. Iz ovog razloga TCP/IP je postao krajnje popularniji od svoga nastanka.

Definicija TCP/IP:

TCP/IP se odnosi na dva mrezna protokola koja se koriste na internetu: Protokol za kontrolu prenosa (Transmision Control protocol) i Internet protokol (Internet Protocol). Medjutim, TCP i IP su samo dva protokola koji pripadaju ogromnoj kolekciji protokola nazvanoj TCP/IP paket (Suit). TCP/IP paket mreznih protokola povezuje razlicite operativne sisteme i mrezne komponente. Ono obezbedjuje standardnu metodu za prenos podataka izmedju sistema, i koristi se na Internetu kao i u svetu privatnih mreza. Protokoli u TCP/IP paketu obezbedjuju prenos podataka svim servisima koji su dostupni danasnjem korisniku mreze.

Neki od ovih protokola ukljucuju:

- Prenos elektronske poste
- Transfer fajlova
- Kratku razmenu poruka
- Pristup Webu (World Wide Web)

Open System Interconnection (OSI) referentni model:

OSI referentni model je deginisan da standardizuje diskusiju o razlicitim tehnologijama obuhvacenim mrezama. Predstavljen je preko arhitekture od sedam slojeva za protokole komunikacije podataka. Svaki sloj OSI modela predstavlja pojedine mrezne funkcije. OSI model moze se zamisliti kao magacin, gde svaki sloj lezi jedan preko drugog. Servisi koji se izvode na sloju deginisu protokole na tom sloju. Razumevanje OSI modela i svakog sloja je od velike pomoci za shvatanje kako razliciti delovi TCP/IP mreza i aplikacija medjusobno reaguju.


Sedam slojeva OSI modela su:

Sloj 1: (Fizicki ili Medijiski) upravlja hardwarskim povezivanjima i kordiranjem bajtova prenosa. To je jedini sloj koji obuhvata fizicki transfer informacija izmedju mreznih cvorova.

Sloj 2: (Podaci - Link ili Mrezni interfejs) Definise pravila za slanje i primanje informacija od jednog cvora do drugog u lokalnom mreznom okruzenju (LAN).

Sloj 3: (Mrezni) Definise protokole za rutiranje podataka izmedju sistema. Ovo je sloj na kome se pojavljuju krajnje tacke adresiranja, uverava vas da podaci dolaze sa tacnog odredista.

Sloj 4: (Transportini) kontrolise protok podataka izmedju sistema, definise strukturu podataka u porukama, i izvodi proveravanje gresaka. Web pretrazivac enkripcije se javlja na ovom sloju.

Sloj 5: (Sesija) Kordinira komunikaciju izmedju krajnjih tacaka. Stanje sesije se odrzava na ovom sloju radi sigurnosti, prijavljivanja i administrativnih funkcija.

Sloj 6: (Prezentacioni) Sadrzi protokole koji su deo operativnog sistema. Ovaj sloj definise kako se formatira informacija za prikaz. Enkripcija podataka i prevodjenje mogu se pojaviti na ovom sloju.

Sloj 7: (Aplikacioni) najvishi sloj OSI modela. Ovaj sloj definise nacin na koji aplikacije medjusobno reaguju sa mrezom i izmedju sistema.

TCP/IP je kreiran sa prioritetom da razvije OSI referentni model, iako se TCP/IP spreze OSI arhitekturi, nisu svi OSI slojevi relevantni kada se govori o TCP/IP. Obzirom na TCP/IP najvazniji OSI slojevi su aplikacioni, transportni, mrezni i data - link. Svaki od ovih slojeva ima specificne protokole koji su povezani sa njima.

Zajednicki protokoli na ovim slojevima su:

Aplikacioni: (HTTP) hyper Transfer Text Protocol.
Transportni: (TCP) Transmission Control Protocol.
Mrezni: (IP) Internet Protokol
Data-Link: (ARP) Address Resolution Protocol

Protokoli mreznog sloja:

Protokoli mreznog sloja upravljaju mehanikama prenosa podataka, i prakticno su nevidljivi za kranjeg korisnika. Na primer: Internet Protocol (IP) obezbedjuje paketno raznosenje informacija poslatih izmedju korisnika i udaljenih masina. Radi ovo bazirajuci se na razlicite podatke, najznachajnije IP adrese dve masine. Baziranjem na IP adresi i drugim informacijama, IP obezbedjuje najbolju kampanju servisu da rutira informacije svom namenjenom odredistu. Tokom ovog procesa, IP stupa u interakciju sa drugim protokolima mreznog sloja koji su rezervisani za transport podataka. Ako ne koristi pomocne programe za mrezu (mozda sniffer ili drugi uredjaj koji cita IP datagrame), korisnik nikada nece videti kako IP radi na mrezi.

Protokoli aplikacionog sloja:

Nasuprot protokolima mreznog sloja, protokoli aplikacionog sloja su vidiljivi za korisnika. Na primer: Hyper Transfer Text Protocol (HTTP) je interaktivni protokol, vidite rezultate vaseg povezivanja i transfera kao sto se desava. Ova informacija predstavljena je greskama poruka i saopstenjima o statusu u transferu. Na primer: Broj bajtova koji se prenosi u nekom datom trenutku.

RFC-ovi:

Protokoli TCP/IP paketa se obcno definisu dokumentima nazvanim (zahtev za komentarima) (request for comments-RFC). RFC odobren proces je oformila Internet Engineering Steering Group (IESG) baziranjem na preporuke Internet Engineering Task Force (IETF). RFC moze neko sastaviti i prihvatiti. Pored toga RFC su suprotni mnogim drugim mreznim standardima po tome jer su besplatni online i otvoreni su za komentar bilo koga.

Jezgro RFC koje definise standarde pridruzene TCP/IP mreza su:

RFC 768: User Datagram Protocol
RFC 791: Internet protocol
RFC 792: Internet Control Message Protocol
RFC 793: Transmision Control Protocol
RFC 1122: Zahtevi za Internet hostovima - Komunikacioni slojevi
RFC 1123: Zahtevi za Internet hostovima - Aplikacija i podrska

Implementacija TCP/IP:

TCP/IP implementacije bile su 4.x BSD realizacije, a ovaj koj bio je pocetna tacka za mnoge druge implementacije. Postoje brojne dostupne implementacije, ukljucujuci brojna BSD izvodjenja kao sto je FreeBSD, OpenBSD i NetBSD. Sem toga, unix kao operativni sistem GNU/Linux ukljucuje izvorni kod za TCP/IP implementaciju. Izvorni kod za implementaciju koje nisu za Unix su takodje dostupne. Paketi za MS-DOS i Windows ukljucuju WATTCP/WATT - 32 i KA9Q.

Kako radi TCP/IP:

Kako kod OSI modela, tako TCP/IP radi koriscenjem protokolskog magacina (protocol stack). Ovaj magacin je ukupna suma svih protokola neophodnih za prenos podataka izmedju dve masine. Kada dve aplikacije komuniciraju preko mreze podatak prolazi od jedne aplikacije do drugih pomeranjem nanize magacinom od aplikacije na sistemu prenosa i na povratku u magacin iz primljenog sistema do mesta gde se pokrece aplikacija. Posto se informacija pomera nanize magacinom, informacija se dodaje paketu u obliku zaglavlja. Ova informacija zaglavlja je kao koverat u kome su isprekidane prethodne informacije sloja. Kako paket prolazi magacinom, zaglavlje se procesira i izbacuje pre nego sto paket prodje u sledeci sloj (slicno osobi koja otvara koverat da procita pismo koje je unutra).

Protokol rezolucije adrese (Address resolution Protocol ARP):

Address Resolution Protocol (ARP) sluzi za kriticne namene mapiranja internet adresa u hardwarske adrese i prevodjenje adrese mreznog sloja (ili IP adrese u data-link adresu). Ovo je znacajno pri rutiranju informacije izmedju hostova na lokalnoj mrezi, i van nje na Internetu. pre nego sto se posalje poruka (ili drugi podataka), pakuje se u IP pakete, ili blokove informacija odgovarajuceg formata za internet prenos. Oni sadrze brojne mrezne IP adrese i izvornih odedisnih masina. Ono sto je bitno da se odredi jeste hardware, ili adresa data-linka odredisne masine. Ovo je mesto gde ARP ima svoju primenu.

Internet Protocol (IP):

Internet protocol obezbedjuje raspodelu paketa svim protokolima unutar TCP/IP paketa. Ovako je IP srce procesa kojima podaci prelaze kroz internet. IP datagram ili paket je sredstvo prenosa podataka u TCP/IP mrezama. IP adresa je jedinstvena oznaka sistema u mrezi odnosno (host-a). Duzina Ip adrese je 32 bajta i sastoji se iz cetiri broja, svaki po bajt, a odvojeni su decimalnim tachkama.

Protokol kontrole prenosa podataka (TCP):

TCP je jedan od glavnih protokola koji se koristi na Internetu. Radeci na sloju prenosa u magacinu, olaksava takve kriticne zadatke misije kao sto je trensfer fajla i udaljene sesije. TCP izvrsava te zadatke preko metode nazvane (pouzdana konekcija). Kao kod IP, TCP ima svoju sopstvenu strukturu paketa, sastavljenu od brojeva izvornog porta i odredisnog porta koji indetifikuju servise. Broj sekvence traga za TCP konekcijom i redosledom po kome se salju podaci. Flegovi kontrolisu stanje konekcije, da li je uspostalvjeno, u upotrebi je ili je zatvoreno. Postoje sest flegova koji se mogu koristiti u kombinaciji da se opise stanje TCP konekcije. Najvazniji za ovu analizu sy SYN, ACK i FIN. Suma provere u TCP paketu uverava nas da podatak nije pokvaren prilikom prenosa.

User Datagram Protocol (UDP):

UDP je jednostavan protokol transportnog sloja. U stvari on je tako jednostavan da je RFC koji njega definise na samo tri strane. Nasuprot, TCP, UDP ne obezbedjuje pouzdanost i zbog toga je manje konektivan, ne poseduje neki mehanizam za ostvarivanje konekcije ili zavrsavanje. Obezbedjuje provere integriteta podataka preko sume provere. Iako izlgeda da je UDP inferiorniji prema TCP, u stvari bolje je za pouzdane aplikacije jer ima male troskove.

Protokoli nivoa aplikacije - portovi:

Svaki put kada masina zahteva servise od druge, specifira odrediste i metodu transporta. Odrediste se izrazava kao internet (IP) adresa zeljene masine, a transportna metoda je protokol transporta (TCP, UDP). dalje, masina zahteva specifira aplikaciji pokusavajuci da dostigne odrediste koriscenjem sistema portova. Bas kao masine na internetu sto poseduju jedinstvene IP adrese, svaka aplikacija (FTP ili Telnet) se oznacavaju jedinstvenom adresom koja se naziva port.

Neki od poznatih portova:

Hyper Transfer Text Protocol (HTTP) - TCP port 80
Domain Name System (DNS) - UDP i TCP 53
Telnet - TCP port 23
File Transfer Protocol (FTP) - TCP port 20 i 21
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) - TCP port 25
Secure Shell (SSH) - TCP 22
HTTP preko SSL/TSL (HTTPS) - TCP port 443

Hyper Transfer Text Protocol (HTTP):

HTTP je mozda najslavniji protokol od svih jer omogucuje korisnicima da surfuju Webom. HTTP je ukratko objasnjen u RFC 1945. Protokol aplikacionog sloja lakocom i brzinom neophodnom za distribuiranje, saradnicki, informacioni sistemi hipermedija. On je genericki, velicanstven, objektno orijentisan protokol koji se moze koristiti za mnoge zadatake, kao sto su imenovanje servera i distribuiranje upravljanjem objektnim sistemim, iako je produzetak metoda zahteva (komandi). Osobina HTTP je kucanje reprezentacije podataka, omogucavajuci sistemima da se izgrade nezavisno od podataka koji se prenose. U zavisnosti od verzije HTTP-a koju server podrzava, vas pretrazivac kontaktirace server za svaki podatak elementa (tekst, grafika, zvuk) na WWW strani. Stoga, prvo ce prikazivati tekst, zatim grafiku a zatim zvucni fajl, i tako dalje. HTTP se standarno pokrece na portu 80 koriscenjem TCP. HTTP ima malu zastitu poverljivih podataka, jer se dokumenti prenose bez enkripcije ili autentifikacije. Neka sigurnost moze se dodati koriscenjem HTTPS, koja je HTTP preneta preko Secure Socket Layer-a (SSL) ili Transport Layer Security (TLS). SSL/TSL obezbedjuje mogucnost enkripcije podataka i autentifikacije i klijenta i servera obuhvatajuci ih u HTTPS sesiji. HTTPS tipicno se pokrece na portu 443 koriscenjem TCP.

Domain Name System (DNS):

Domain Name System (DNS) obezbedjuje servise koji se prevode u imena hostova ip adresama i ponovo ih vraca. Slicno Address Resolution Protocol obezbedjuje mehanizam prevodjenja adresa izmedju data-link i mreznih slojeva (adresa hardwera do IP adrese), DNS prevodi adrese izmedju mreznog sloja i aplikacionog sloja (IP adresa do imena hosta).

Domain Name System se razvijao da dozvoli ljudima da koriste ljudska imena za sisteme. Na primer: Kada unesete www.google.com u Web pretrazivac, ime treba da se prevede iz tog ljudskog formata u IP adresu koja se moze koristiti na mreznom sloju. DNS ima dva rezima operacije. Prvi rezim je za komuniciranje izmedju klijenata kojima su potrebna imena razbijena u adrese. Posto je ovo mali, lak zadatak, prenos iz ovog rezima obezbedjuje se UDP. DNS serveri takodje mogu preneti ogromne blokove DNS zapisa tako da je radna norma i administracija obuhvacena razbijanjem imena na i iz IP adresa koje se mogu distribuirati. Ovi ogromni transferi (nazvani DNS - Zonski transfer) javljaju se preko TCP. DNS je veoma aktivna oblast diskusije, i brojni internet planovi i RFC kreirani su da dodaju funkcionalnost i sigurnost DNS-a.

Telnet:

Namena Telnet protokola je da obezbedi prilicno opstu, bidirekcionu, osmobitnu bajtovsku orijentisanu jednostavnu komunikaciju. Njegov osnovni cilj je da dozvoli standardnu metodu interfejsa terminalskih uredjaja i procesa orijentisanih ka terminalima svakom drugom. Telnet ne samo da omogucuje korisniku da se prijavi na udaljeni host, vec dozvoljava i tom korisniku da izvrsi komande na hostu. Stoga, pojedinac u Srbiji moze pokrenuti telnet na mashini u Crnoj Gori i poceti pokretanje programa na njoj bas kao da se nalazi u Crnoj Gori. Zbog onih kojima nije blizak telnet, on radi slicno interfejsu board sistema (BBS). Telnet je obicna aplikacija za obezbedjivanje terminala baziranog na strani baze podataka. Na primer: Mnogim katalozima univerzatskih biblioteka se moze pristupiti preko telneta ili tn3270 (varijanta koja simulia IBM 3270 terminal). Da bi koristili Telnet, potrebno je samo komanda da se startuje u konzoli. Telnet je jednostavan protokol, i nudi vrlo malo u oblasti sigurnosti. Svi preneti podaci tokom Telnet sesije, ukljucujuci ID prijave i lozinku, salju se nesifrovano. Bilo ko sa pristupom njuskalu i mrezi izmedju klijenta i servera moze uhvatiti kriticne podatke ukljucujuci i lozinku. Secure Shell, obezbedjuje sevise slicne Telnetu, ali dodaje sigurnost sifriranjem podataka izmedju klijenta i servera. Telnet se obicno pokrece na portu 23 preko TCP.

FTP:

File Transfer Protocol (FTP) je standardna metoda prenosa fajlova iz jednog sistema u drugi.

Ciljevi FTP su:

1: Da unapredi deljenje fajlova (kompjuterski programi ili podaci).
2: Da podstaknu indirektno ili implicitno (preko programa) koriscenje udaljenih racunara.
3: Da zastiti korisnika od promenljivosti u sistemima za skladistenje fajlova preko hostova.
4: Da prenosi podatak pouzdano i efikasno.

FTPD:

FTP Server Deamon. FTDP je standardni FTP server demon za Unix. Njegova funkcija je da jednostavno odgovori na zahteve za konekcijom koje prima i da obezbedi tim zahtevima druge operativne sistem. FTDP ceka na zahtev konekcijom. Kada se primi zahtev, FTDP zahteva da se korisnik prijavi. Korisnik mora da ili obezbedi ispravnu korisnicku prijavu i lozinku ili da se anonimno prijavi (ako server dozvoljava anonimne sesije). Kada se prijavi korisnik moze da preuzme fajlove. U odredjenim slucajevima i ako je sigurnost na serveru dozvoljena, korinik moze takodje predati fajlove udaljenom racunaru. Kao Telnet, FTP nije siguran protokol. Neradi nista da sifrira korisnicki ID, lozinku ili neke druge fajlove koji se prenose. Secure Shell obezbedjuje sigurniju metodu transfera fajlova ili preko Secure Copy (SCP) ili Secure (SFTP). FTP koristi portove 20 i 21 preko TCP.

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP):

SMTP je protokol odgovoran za prenos elektronske poste izmedju servera, i slanje elektronske poste sa klijenta na server. Cilj je da prenese postu brzo i efikasno. SMTP je kranje nevazan protokol. Pokretanjem bilo kog SMTP popustljivog klijenta, korisnik salje zahtev SMTP serveru. Klijent prima serije instrukcija, ukazujuci da on zeli da posalje postu primaocu, negde na internetu. Ako SMTP dozvoli ovu operaciju potvrdan odgovor salje nazad masini klijenta. Mnogi mrezni operativni sistemi imaju SMTP servere dostupne za ovu upotrebu. SMTP server podrska ukljucuje se kao poslana posta za mnoge Uniz distribucije, ili deo Internet Information Services za Microsoft Windows. SMTP se obicno pokrece na portu 25 preko TCP.

Secure Shell Protocol (SSH):

Secure Shell Protocol (SSH) je relativno nov u TCP/IP paketu protokola. Nasuprot aplikacionim protokolima koje smo vec ispitali, SSH se siroko implementira bez kompletiranja RFC procesa. Ovo je je u velikoj mrei zbog ogromnog zahteva za vecom sigurnoscu metode obezbedjivanja servisa slicno telnetu. Postoje dve verzije SSH protokola, i veci broj implementacija. Prva dosta koriscena verzija protokola je SSH1, koja je definisana Internet planom (Pre RFC dokumenta) 1995. Postoji Internet Engineering Task Force radna grupa odgovorna za razvoj SSH protokola. Oni su proizvlei drugu generaciju SSH protokola nazvnu SSH2. Baziranjem na tu grupu internet planova, brojne SSH2 implementacije su zavrsene.

IPsec, IPv6, VPN:

Razvijen je pre mnogo godina, i mada poseduje iznenadjajuci potencijal i porast, stvarno nije dizajniran da obezbedi mnoge servise koje ocekujemo od Interneta danas. Neka od ogranicenja IPv4 koja treba spomenuti jesu:

- Ogranicenje adresiranja:

Zbog eksplozivnog porasta Interneta, postoji kriticna oskudica dostupnih IP adresa. Posto Internet nastavlja da raste i vise uredjaja postaju dostupni na internetu, bice poveca zahtev za novim IP adresama.

- Nedostatak prioriteta:

Trenutno ne postoji metoda da se favoratizuje odredjene vrste saobracaja na Internetu. Na primer: Niz paketa koji obezbedjuju audio ili video realno vreme ima isti prioritet kao i paket koji sadrzi poruku elektronske poste. Ako su paketi nekoliko sekundi zakasnili raznosenje audio ili video realno vreme, veoma je primetno. Ako nekoliko paketa dolazi kasnije za servis nerealnog vremena kao sto je elektronska posta niko nece primetiti.

- Nedostatak sigurnosti:

Trenutna verzija IP ne obezbedjuje autenticnost i privatnos prenetih podataka.


Nedostatak IPv4 adresa privremeno je ublazen upotrebom tehnika prevodjenja adresa ali ovo ce biti dovoljno za vreme pre nego sto se adrese u potpunosti iskoriste. Dobar deo napora ulozen je u oblasti IPv4 sigurnosti. SSL/TLS moze se koristiti da adresira neke izazove. Sem toga, IP security (IPsec) je razvijena da ponudi sigurnosne servise IP sloju.

Psec obezbedjuje metode za autentifikaciju i enkripciju podataka na mreznom sloju, ali nisu univerzalno dostupni. IPsec se moze koristiti da ostvari Virtual Private Network (virtualne privatne mreze VPN), koje su logicno privatne mreze kreirane preko interneta.

Osnovni zakljuchak i kraj vezan za TCP/IP protokole:

TCP/IP napravila je Internet. To je slozena kolekcija stotine protokola, i razvija se iz godine u godinu. Pronadjeno je da mnogi osnovni protokoli koji se koriste na internetu poseduju jedan ili vise problema. Prema tome:

- TCP/IP paket sadrzi sve protokole neophodne da se olaksa prenos podataka preko Interneta.
- TCP/IP paket obezbedjuje brz rad, pouzdane mreze bez upotrebe ogromnih resursa.
- TCP/Ip se implementira skoro na svim racunarskim platformama.
- Sigurnost je mana IPv4.

To je to, Metallica rules! yeap.

Ako sam negde pogresio u pisanju, odnosno u gramatici izvinjavam se. Ajde pa pamet u glavu. Ako je neko dokon moze slobodno da dodaje ovde (pametno).

Zaboravih da napomenem unapred da nebude lazi i prevare, koristio sam iz skole literaturu nesto kao podsetnik nebili se podsetio nekih stvari, jer nemoze svako da zna sve napamet jelte, ali ovde cete imati na dohvat ruke informacije koje ce vam biti potrebne nekad u zivotu, kao i meni.