Standardizacija računarskih mreža

1. Standardi

Uređaji različitih proizvođača telekomunikacione i računarske opreme razlikuju se po koncepciji i po tehničkim karakteristikama. Standardizacijom opreme kako hardverske, tako i softverske, obezbeđuje se njena kompatibilnost, tj omogućava se spajanje i povezivanje uređaja različitih proizvođača, smanjuju se troškovi proizvodnje i samim tim snižava cena proizvoda.

Standardi se mogu podeliti u dve grupe:

• de fakto standarde i

• de jure standarde

De fakto standardi su oni standardi do kojih se došlo bez ikakvog formalnog plana. Umesto toga, ovi standardi su razvijeni od strane industrije i prihvaćeni kao specifični proizvodni standardi koji su raspoloživi na javnom domenu. ( De facto na latinskom znači „na osnovu činjenica“). Npr. IBM PC je de facto standard za male kancelarijske i kućne računare jer su mnogi proizvođači vrlo precizno iskopirali IBM PC.

De jure standardi se donose od strane formalnih, akreditovanih organizacija za standarde. (De jure na latinskom znači „po pravilu, saglasno zakonu“)

• Međunarodne standarde definiše Međunarodna organizacija za standardizaciju ISO (International Organization for Standardization).

• Na polju telekomunikacija ISO sarađuje na standardizaciji sa Komitetom za standardizaciju u oblasti telekomunikacija Međunarodne unija za telekomunikacije, tzv ITU-T (International Telecommunication Union - Telecommunication Standard Sector) komitetom.

• U Evropi su u oblasti standardizacije u telekomunikacijama od izuzetnog značaja ETSI (European Telecommunication Standard Institute) i CEPT (Committee of European Post, Telegrapf and Telephone) koji podnose predloge ITU-T i aktivno učestvuju u njegovom radu. U SAD sličnu ulogu ima ANSI (American National Standard Institute).

• Nezaobilaznu ulogu u svetu standarda ima IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). IEEE ima svoju grupu za standarde koja razvija standarde u oblasti elektrotehnika i računarstva. Na primer, IEEE standard 802 predstavlja ključni standard za lokalne mreže.

Danas, dominantnu ulogu na polju računarske bezbednosti i njene standardizacije imaju SAD. Vodeće organizacije na polju standardizacije bezbednosnih sistema funkcionišu kao agencije vlade SAD. Takođe, i značajne organizacije koje imaju uticaja na globalne trendove u razvoju informacionih tehnologija locirane su na severnoameričkom kontinentu.

2. Međunarodne organizacije

• Internet korporacija za dodeljivanje naziva i brojeva (engl. Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN) zadužena je za upravljanje adresama na Internetu, određivanje autonomnih sistema, administraciju korenog sistema domenskih imena, određivanje brojeva za protokole i sl. Pre formiranja ove korporacije pri američkom ministarstvu trgovine, njene funkcije su vršene na Institutu za informatičke nauke pri Univerzitetu Južna Kalifornija, na osnovu ugovora sa američkim ministarstvom odbrane. Pri ovoj korporaciji funkcioniše i IANA (Internet Assigned Numbers Authority).

• Specijalna komisija za razvoj Interneta (engl. Internet Engineering Task Force, IETF) zadužena je za razvoj i promovisanje Internet standarda. Učesnici ove organizacije su volonteri, s tim da je njihov rad plaćen od strane njihovih poslodavaca ili sponzora (trenutnog predsedavajućeg ove organizacije sponzorišu kompanija VeriSign i američka Nacionalna bezbednosna agencija).

• Međunarodna telekomunikaciona unija (engl. International Telecommunication Union, ITU) je agencija pri Ujedinjenim nacijama, sa sedištem u Ženevi. Osnovni cilj ove agencije je razvoj telekomunikacione infrastrukture i uspostavljanje međunarodnih standarda.

• Evropski institut za telekomunikacione standarde (engl. European Telecommunications Standards Institute, ETSI) je nezavisna, neprofitna organizacija, priznata od strane evropske komisije, a osnovana 1988. godine od strane evropske konferencije za poštansku i telekomunikacionu administraciju. Osnovni doprinos ove organizacije je u razvoju standarda za mobilnu komunikaciju.

• Fondacija za slobodan softver (engl. Free Software Foundation, FSF) neprofitna je organizacija osnovana sa ciljem da promoviše slobodu u korišćenju računarskog softvera, kao i da zaštiti prava korisnika tog softvera. Jedan od glavnih doprinosa ove fondacije je razvoj GNU operativnog sistema i doprinos razvoju softvera sa otvorenim izvornim kodom, prvenstveno Linuks operativnog sistema.

3. Nacionalne organizacije

Jedna od najznačajnijih organizacija za standardizaciju na polju računarske bezbednosti je američka Nacionalna bezbednosna agencija (engl. National Security Agency, NSA). Ova agencija je osnovana 1952. godine sa ciljem da pruži usluge nadgledanja komunikacija stranih obaveštajnih službi i zaštitu komunikacija vlade SAD. Od 2008. godine ova agencija je zadužena i za zaštitu vladinih računarskih sistema i mreža. Ova agencija je članica obaveštajne zajednice SAD (engl. U.S. Intelligence Community). Koordinaciju između Nacionalne bezbednosne agencije i vojske SAD obavlja Centralna bezbednosna služba (engl. Central security service). Nacionalna bezbednosna agencija je imala značajan uticaj na razvoj aktuelnih šifarskih algoritama AES i DES, Kliper kriptografskog čipa i sl. Ova agencija je investirala milione dolara u akademski razvoj na polju bezbednosti, ali su poznati i primeri u kojima je ona uticala i na zabranu objavljivanja određenih rezultata (npr. šifarski algoritmi Khufu i Khafre).

Američki Nacionalni institut za standardizaciju i tehnologiju (engl. National Institute of Standards and Technology, NIST), ranije poznat pod imenom Nacionalni biro za standardizaciju (engl. National Bureau of Standards, NBS), osnovan je 1901. godine kao agencija departmana za trgovinu vlade SAD. Kao zvanična misija instituta navedena je promocija inovativnosti i industrijske kompetitivnosti SAD putem unapređivanja nauke, standarda i tehnologije. Ovaj institut je učestvovao u standardizaciji popularnih šifarskih algoritama AES i DES.

4. Referentni modeli

U ranim fazama razvoja računarskih mreža većinu računarskih sistema su činili UNIX mainframe računari sa priključenim korisničkim terminalima. Iako su korisnički terminali bili povezani komunikacionim kanalima sa mainframe-om takva mreža se ne može smatrati u punom smislu reči, računarskom pre svega, zbog nedostatka računske moći terminala - veza između terminala i mainframe-a imala je za zadatak prenos korisničkih instrukcija do mainframe-a i rezultata njihovog izvršavanja do terminala.

U takvoj situaciji je ekskluzivno pravo na razvoj hardvera, softvera i komunikacionih kanala uglavnom imao samo jedan proizvođač koji je svoja rešenja držao zatvorenim za ostale proizvođače. Komunikacija između rešenja različitih proizvođača je najčešće bila nemoguća usled nekompatibilnosti između hardverskih interfejsova i formata podataka.

Pad cene računske moći, preko sve jeftinijih tehnologija za razvoj mikroprocesora i računarske opreme, doveo je do pojavljivanja većeg broja proizvođača računarskih sistema. Takav razvoj omogućio je decentralizaciju računarske moći koja je ukazala na potrebu za kompleksnijom komunikacijom između radnih stanica. Takođe, postojanje većeg broja proizvođača ublažilo je različitost i nekompatibilnost njihovih rešenja a ubrzo se uvidela i potreba za univerzalnim komunikacionim standardima.

Na ovu temu se krajem sedamdesetih godina prošloga veka oglasila i Internacionalna Organizacija za Standardizaciju (engl. International Organization for Standardization, ISO ) razvijanjem modela za komunikaciju između raznorodnih sistema. Model je objavljen 1984. godine i nazvan je Open System Interconnection Basic Reference Model ili, skraćeno, OSI model. Ovaj model je ponudio fazno prevođenje formata podataka kroz sedam slojeva pa se stoga naziva i OSI sedmoslojni model. Prihvatanjem ovog ISO standarda proizvođači su bili u mogućnosti da ostvare potpunu komunikaciju sa sistemima bez uvida u njihovu internu specifikaciju i format podataka.

Jedna od glavnih mana OSI modela jeste nepotrebno zalaženje u interne delove računarskih sistema tj. definisanje komponenti koje nisu direktno zadužene za međusistemsku komunikaciju. Kao posledica toga javio se veći broj korisničkih aplikacija koje nisu u potpunosti poštovale OSI standard a ipak su bile u mogućnosti da nesmetano komuniciraju korišćenjem nižih slojeva modela. Ovakva tendencija je rezultovala pojavljivanjem jednostavnijeg Internet modela (TCP/IP) koji daje veću slobodu pri izboru arhitekture aplikativnog softvera. Takođe, ovaj model apstraktno gleda i na najniže slojeve OSI modela s obzirom na to da se komponente tih slojeva najsporije razvijaju i to uglavnom od strane velikih organizacija.

4.1. OSI model

Open Systems Interconnection Reference Model (OSI model) je razvijen 1984. godine od strane ISO organizacije. Iako je OSI model formalni standard, danas se u praksi češće koristi jedostavniji de facto standard - Internet model (TCP/IP).

OSI model definiše sedam slojeva:

1. Fizički sloj

Fizički sloj OSI modela je zadužen za prenos bitova (nula i jedinica) putem komunikacionog kanala. Ovaj sloj definiše pravila po kojima se bitovi prenose, koji električni napon je potreban, koliko bitova se šalje po sekundi i fizički format korišćenih kablova i konektora.

2. Sloj veze podataka

Sloj veze podataka upravlja prenosom putem fizičkog sloja i omogućava prenos oslobođen grešaka na ovom i fizičkom sloju. Zadatak sloja veze jeste da zaštiti slojeve višeg nivoa od grešaka nastalih pri prenosu podataka. Takođe, s obzirom na to da je jedinica prenosa fizičkog sloja bit, sloj veze upravlja i formatom poruka (definiše početak i kraj poruke).

3. Mrežni sloj

Zadatak mrežnog sloja jeste određivanje jedne ili više putanja kojima će poruka biti prosleđena od izvorišta do odredišta. Mrežni sloj je zadužen da u svakom čvoru mreže (stanici do odredišta) odredi koji je sledeći računar kome poruka treba biti prosleđena.

4. Transportni sloj

Zadatak transportnog sloja jeste obrada poruka na krajnjim tačkama - izvorištu i odredištu. Ovaj sloj uspostavlja, održava i prekida virtuelne veze za prenos podataka između izvorišta i odredišta. Transporni sloj je zadužen za nabavku mrežne adrese odredišta, podelu podataka u segmente pogodne za slanje, prilagođavanje brzine prenosa mogućnostima strane sa slabijim performansama, osiguravanje prenosa svih segmenata, eliminisanje dupliranih segmenata i sl. Takođe, ovaj sloj može izvršiti i dodatnu kontrolu grešaka pri prenosu (dodatnu u smislu da je ona već izvršena na sloju veze).

5. Sloj sesije

Sloj sesije je zadužen za uspostavljanje, održavanje i prekid logičkih sesija između krajnjih tačaka. Svrha sesija jeste definisanje stanja (ili faza) svakog dijaloga radi definisanja validnih akcija u svakom od stanja. Na osnovu toga se vrši upravljanje transportnim slojem i provera podataka dobijenih od njega. Dodatna uloga sesija jeste i obračunavanje sesija (engl. session accounting).

6. Sloj prezentacije

Sloj prezentacije formatira podatke za prezentaciju korisniku. Zadatak ovog sloja jeste da uskladi format podataka između učesnika u komunikaciji i sloju aplikacije dostavi ove podatke u formatu koji on zahteva. Na primer, sloj prezentacije može originalne podatke dobijene od sloja aplikacije kompresovati radi efikasnijeg prenosa. Ovakve podatke sloj prezentacije na strani drugog učesnika ne može direktno proslediti sloju aplikacije već je pre toga neophodno izvršiti dekompresiju.

7. Sloj aplikacije

Sloj aplikacije predstavlja interfejs mreže ka korisniku. Osnovna uloga ovog sloja je da omogući pristup mreži korisničkim programima.

4.2. TCP/IP model

Nasuprot OSI modelu koji je formalno standardizovan, Internet model ( TCP/IP) je de facto standard. Ovaj model je razvijan za potrebe Interneta i jednostavniji je od OSI modela. Jednostavnost ovog modela se ogleda u apstraktnom gledanju na najviša tri sloja OSI modela, tako da Internet model propisuje samo sloj aplikacije naspram slojeva aplikacije, prezentacije i sesije kod OSI modela. Takođe, fizički sloj i sloj veze podataka su kod ovog modela objedinjeni u sloj pristupa mreži. Funkcije slojeva su identične kao i kod OSI modela. Današnje implementacije mrežnog softvera uglavnom koriste Internet model kao referentni.

 

Pitanja za ponavljanje gradiva:

• Šta se postiže standardizacijom opreme?
• Koje vrste standarda postoje? U čemu je razlika?
• Kakvi su to de facto standardi?
• Kakvi su to de jure standardi?
• Navedite neku organizaciju koja donosi standarde i oblast za koju je zadužena.
• Koliko slojeva ima OSI model? Navedite ih.
• Za svaki od slojeva OSI modela trebalo bi znati naziv sloja i njegovu ulogu.
• Koliko slojeva ima TCP/IP? U čemu su sličnosti a u čemu razlike u odnosu sa ISO modelom?