11. IP-osoitteet, OSI-malli ja TCP/IP

Selvitä mitä ovat IP-osoitteet ja mikä niiden tarkoitus on? IP-osoite on numerosarja, jota käytetään IP-verkkoihin kytkettyjen verkkosovittimien yksilöimiseen. IP on alin yhtenäinen internetin protokolla ja kaikki internet-verkon tietoliikenne kulkee IP-paketteina. IP-osoitteen perusteella IP-paketti löytää perille sillä osoite on jonkin tietyn laitteen tai laitteiston käytössä.

Mitä eroa on IPv4 ja IPv6 protokollilla? IPv6 on nykyisen IP-protokollan (IPv4) seuraajaksi kehitetty protokolla. Sen tärkein ero IPv4:ään on osoitteen pituus ja osoiteavaruuden laajuus. IPv4 käyttää vain 32 bittiä määritellessään jokaisen osoitteen, kun taas IPv6 käyttää 128 bittiä jokaiselle osoitteelle.

Selvitä mikä on OSI-malli? 

1. Fyysinen kerros (Physical layer), joka määrittelee tiedonsiirron fyysisen median, kuten sähkökaapelin, valokuidun tai radioaaltojen yli, "siirtää yhden bitin".
2. Siirtoyhteyskerros tai siirtokerros (Data Link layer), joka kehystää ylempien kerrosten tietoliikennepaketin fyysisen kerroksen siirtoa varten.
3. Verkkokerros (Network layer), joka välittää ylempien kerrosten tietoliikennepaketteja tietokoneiden välillä, tarjoten päästä päähän yhteyden erilaisten verkkoratkaisujen ylitse. Verkkokerros voidaan jakaa vielä kolmeen alikerrokseen, jotka ovat aliverkon kohtaamiskerros (SNAC, Subnetwork access), aliverkkoriippuvainen konvergenssikerros (SNDC, Subnetwork-dependent convergence) sekä aliverkosta riippumaton konvergenssikerros (SNIC, Subnetwork-independent convergence). Näiden alikerrosten tarkoituksena on mm. mahdollistaa hierarkinen aliverkottaminen, jolloin jokaisella aliverkolla voi olla oma osoitteistonsa.
4. Kuljetuskerros (Transport layer), joka huolehtii siitä, että paketit tulevat perille ja että ne järjestetään oikeaan järjestykseen. Myös vuonhallinta on kuljetuskerroksen tehtävä.
5. Istuntokerros (yhteysjakso, Session layer), joka huolehtii useiden yhdessä yhteydessä kulkevien istuntojen multipleksoinnista.
6. Esitystapakerros (Presentation layer), joka vastaa muun muassa eri merkistökoodauksien yhteensovittamisesta.
7. Sovelluskerros (Application layer), jota (käyttäjälle näkyvät) sovellukset käyttävät viestintään.

Selvitä mikä on TCP/IP

Sovelluskerros (Application Layer)

TCP/IP-mallissa ei määrittele sovelluskerroksen rakennetta tarkemmin. Sovellus toteuttaa viestintänsä tällä kerroksella käyttäen yhtä tai useampaa protokollaa, jossa on sovelluksen tarvitsemat ominaisuudet (yhdistäen OSI-mallin sovellus-, esitystapa- ja istuntokerrosten ominaisuuksia). Sovelluskerrokseen kuuluvat korkeamman tason protokollat, kuten telnet, FTP, SMTP, DNS, NNTP, NTP ja HTTP.
TCP/IP-malli painottaa tehtävien siirtämistä sovellukselle. Erillistä istunto- tai esitystapakerrosta ei ole, vaan sovellus pitää huolen istuntojen muodostamisesta ja purkamisesta samoin kuin tarvittavista tiedon esitystavan muunnoksista.

Kuljetuskerros (Transport Layer)

Kuljetuskerroksen tarkoitus on mahdollistaa tietojenvälitys lähde- ja kohdekoneiden välillä. TCP/IP-mallin kuljetuskerros on sama kuin OSI-mallin kuljetuskerros. TCP/IP-mallissa tällä kerroksella ovat yleisimmässä käytössä TCP ja UDP. TCP tarjoaa luotettavan tavuvuon sovellusten välille, korjaten tiedonsiirtovirheet ja toimittaen tietoliikenteen perille samassa järjestyksessä kuin data on lähetetty. Lisäksi TCP toteuttaa ruuhkanhallinnan (congestion control). UDP välittää yksittäisiä viestejä sovellusten välillä ilman virheenkorjausta ja perillemenon varmistusta. UDP:tä käyttävät sovellukset joutuvat toteuttamaan itse luotettavuuden ja ruuhkanhallinnan, mutta hyötyvät tiedonsiirron nopeudesta ja uudelleenlähetyksien aiheuttaman viiveen poistumisesta.

Verkkokerros (Internet Layer)

Internet-protokolla (IP) välittää tietoliikennepaketteja verkon tietokoneiden välillä parhaansa mukaan. IP ei takaa yksittäisen paketin perillepääsyä; paketit saattavat kadota, vaihtaa järjestystä tai kopioitua matkalla. Näiden tapahtumien käsitteleminen on ylempien kerrosten tehtävä. Etenkin on huomattava että tungos verkossa on täysin luvallinen syy verkolle tuhota tietoliikennepaketteja IP-tasolla.
Internet-teknologiaa käytettäessä verkossa on verkon osia yhdistäviä reitittimiä, joilla on tietoa verkon topologiasta, ja jotka ottavat eri segmenteistä IP-paketteja vastaan ja ohjaavat ne eteenpäin. Reititys ja uudelleenlähetys ovat verkkokerroksen määrittävä tekijä. Verkkokerros ei ole tietoinen ylempien kerroksien tapahtumista ja mallin puitteissa jokainen IP-paketti käsitellään erillisenä tapahtumana eikä verkkokerros ole tietoinen sovelluksia yhdistävästä TCP-yhteydestä. TCP/IP-mallin verkkokerros vastaa varsin hyvin OSI-mallin verkkokerrosta.

Peruskerros (Link Layer)

TCP/IP-malli ei määritä tarkkaan mitä tapahtuu verkkokerroksen alapuolella. Se olettaa että IP:n alla on jokin protokolla, joka pystyy välittämään IP-paketteja tietokoneen muistista toiselle tietokoneelle. IP-protokolla ei ota mitenkään kantaa fyysiseen mediaan tai pakettien kehystykseen, vaan olettaa saavansa käyttöön alemman kerroksen palveluita jonkin rajapinnan kautta, niin että se voi lähettää paketteja reitittimille (yhdyskäytäville). Tyypillisiä peruskerroksia ovat lähiverkkojen Ethernet, matkapuhelimien GPRS ja 3G ja digitaalisten tilaajaliittymien ADSL fyysiseen kerrokseen ja ATM, PPP, Ethernet tms. linkkikerrokseen perustuvat tekniikat. Peruskerros saattaa myös olla toinen TCP/IP-protokollapino, IP IP:n päällä muutaman lisäprotokollan kera ei ole mitenkään harvinainen ratkaisu.