Protokoll

Protokoll är en uppsättning regler som de olika systemen måste känna till för att kunna kommunicera med varandra. Man kan säga att ett protokoll är det språk på vilket kommunikationen sker. Jag skriver detta på Svenska. Eftersom du känner till de regler som gäller för Svenska så förstår du vad jag skriver. Vi kommunicerar med Svenska som protokoll.

Inledning

Minns ni telefonsamtalet (figur 2-1) som var ett exempel tidigt i denna bok? För att telefonsamtalet skall fungera krävs att väldigt många olika regler följs. Man kan dela kommunikationen i ett flertal olika lager. Om Kalle talar i telefon med Kajsa så talar de ju enligt en uppsättning olika regler. De måste vara överens om vilket språk de talar och även inom vilket ämne de talar. Talar de om helt olika saker finns det en stor risk att de missförstår varandra.

Om man studerar samtalet i detalj så ser man att Kalle egentligen inte talar med Kajsa. För honom är det som om han gör det men egentligen så talar han med sin telefon. Telefonen i sin tur tror att den "talar" med Kajsas telefon men den talar egentligen med en telefonväxel och så vidare. Varje nivå i vårt exempel tror att de talar med en motpart på samma nivå medan de egentligen talar med en nivå upp eller ner på sin sida av figuren. Överallt i alla pilar i figur 2-1 finns det regler för hur det skall gå till för att allt skall fungera. Märk också att de tvärgående pilarna fungerar precis lika även om de underliggande pilarna ändras. Till exempel så behöver inte Kalle och Kajsa tala på ett annat sätt om samtalet går via satellit istället för kopparkabel bara de lager det berör gör sitt.

Kort sagt så kan man säga att om man skall kommunicera på ett eller annat sätt så måste de som kommunicerar göra det efter vissa givna regler. Ett datornätverk skulle inte fungera om inte alla enheter höll sig till en uppsättning regler. Hur skulle alla 1:or och 0:or på Internet kunna komma rätt om alla datorer gjorde som de ville?

Olika protokoll till olika saker

Nu är det inte så att det bara finns ett protokoll. Det finns inte heller bara ett protokoll per nätverk utan det finns massor av protokoll, i alla delar av kommunikationen. Tänk på telefonsamtalet igen. Kalle och Kajsa talar ett språk med varandra, det är ett protokoll. Den som ringde upp slog ett nummer med sin telefon, detta nummer tolkades av en telefonväxel enligt ett visst protokoll, osv. På samma sätt är det ett virrvarr av protokoll i ett datornätverk och även mellan datorer och tillbehör, som till exempel skrivare.

Protokoll finns mellan alla parter som utbyte av data sker. Detta gäller både horisontellt och vertikalt i vår telefonmodell (figur 2-1). Vi har ju tidigare tittat på till exempel hur data kan skickas över en seriell förbindelse som är ett exempel på ett protokoll.

Följer alla sina protokoll så kommer det att fungera. För att alla skall kunna följa samma protokoll så måste ju dessa protokoll finnas tillgängliga för alla som vill vara med och prata. Dessutom måste det ju finnas någon som ser till att protokollen hålls uppdaterade och att de är korrekta.

Vem styr över protokollen och hur tillkommer nya?

Det finns flera företag och organisationer som hanterar olika standarder. De flesta välanvända protokoll finns dokumenterade i någon typ av standard. När det gäller Internet så har flera standarder kommit till på ett lite annorlunda sätt. Internet är ju ett öppet nät som inte någon kontrollerar, därför har standarder under Internets uppväxt kommit till på i den andan. På Internet finns en typ av dokument som heter Request For Comments, RFC. RFC-Dokument fungerar så att någon publicerar ett RFC som beskriver något protokoll eller annat som kan beröra flera. Om inte någon protesterat inom en vis tid antas att RFC:n kan fungera som standard. I dag är som regel ett RFC-dokument redan klart när det publiceras. Vi kommer att titta mer på Internet i kapitel 11, det finns också en tabell över RFC:er som berör det vi talar om i denna bok i appendix J.

Det finns naturligtvis även protokoll och standarder som kontrolleras av företag och organisationer på traditionellt vis. Exempel på organisationer som hanterar standarder är i Sverige till exempel Post och Telestyrelsen, PTS som kontrollerar bland annat radio och teletrafiken i Sverige och Standardiseringen i Sverige, SIS som är en del av ISO, International Organization for Standardization som är en organisation som lyder under FN och har medlemmar från 147[1] länder. Ett annat organ som kan vara bra att känna till är IEEE som är ett Amerikansk samling av ingenjörer som tar fram standarder för bland annat lokala nätverk.

Standarder som tas fram av oberoende organisationer kallas för formella standarder. I de oberoende organisationerna sitter ofta flera av de företag som berörs av starndarderna men eftersom de alla har samma tillgång till standarderna så kallas de ändå oberoende. Ganska många standarder tas fram på så sätt att ett företag utvecklar en produkt som skall fungera på ett viss sätt. Blir denna populär så kommer konkurrenterna att anamma samma format för att kunna utbyta information med denna produkt. Till slut har man en "standard" som alla följer men som ett enda företag (det som inledningsvis tog fram det) kontrollerar och utvecklar. Dessa standarder kallas för de-factostandarder eller industristandarder och skall inte förväxlas med formella standarder eftersom företagen inte konkurrerar på samma villkor kring en industristandard vilket de kan kring en formell standard.

OSI-modellen

I de fall där man skall implementera datorkommunikation så stöter man oftast på problem som är väldigt likartade. Oftast så kan man specificera problemet i en modell som inte är helt olik den i vårt telefonsamtal (figur 2-1). Likheten är att man kan dela upp kommunikationen i olika lager med samma lager på både sändar- och mottagarsidan. Precis som i telefonsamtalet upplever varje lager som om det kommunicerar med motsvarande lager på andra sidan när det i själva verket egentligen bara talar med det underliggande och överliggande lagret.

På under slutet av 1970- och början på 1980-talet kom den internationella standardiseringsorganisationen, ISO på en modell för att på ett standardiserat sätt beskriva hur datorkommunikation går till. Anledningen till detta är att alla som jobbar med datorkommunikation skall ha en gemensam modell att jobba kring. Modellen som ISO togs fram kallas för Open Systems Interconnect (OSI).

OSI-modellen har sju lager. Den nedersta lagret är närmast hårdvaran och det översta närmast användaren. Man numrerar lagren från 1 till 7 och börjar nerifrån. Så här ser lagren ut.

7. Applikation (Application) 6. Presentation (Presentation) 5. Session (Session) 4. Transport (Transport) 3. Nätverk (Network) 2. Datalänk (Datalink) 1. Fysiska (Physical) För att komma ihåg de olika lagren är det smidigt att lära sig en lite ramsa. Den ramsa jag lärde mig en gång i tiden var Please Do Not Teach Such Petty Acronyms men du kan hitta på en egen ramsa eller leta efter en på Internet, det finns massor.

Vi skall nu studera OSI-modellen lite mer i detalj. För att det skall gå så lätt som möjligt så börjar vi med en liten figur.

Figur 10-1. OSI-modellen

I figuren (figur 10-1) ser vi OSI-modellens sju lager. Då ett meddelande skall gå från den ena sidan till den andra börjar meddelandet högst upp på den ena sidan. All data förbereds för att skickas till samma nivå på den andra sidan och skickas sedan till lagret under. Detta lager lägger på den information som skall till motsvarande lager på andra sidan och skickar nedåt. Så fortsätter meddelandet på sändarsidan tills det nått det nedersta lagret. Det nedersta lagret ser till att meddelandet hamnar längst ned på mottagarsidan. Nu har meddelandet en resa framför sig upp på mottagarsidan. Varje lager behandlar den information som var avsedd för det lagret (från sin kompis på andra sidan) och tar bort denna information innan meddelandet skickas uppåt. Så fortgår det tills meddelandet nått toppen på mottagarsidan och ser ut som det gjorde innan det började sin resa.

Vi skall ni titta lite närmare på varje lager:

Applikationslagret

Detta är lagret närmast programvarorna som användaren ser. Det är med detta lager som program som använder nätverket jobbar. Exempel på protokoll från detta lager är FTP, HTTP, och olika protokoll för att dela filer.

Presentationslagret

Används inte så ofta. I detta lager formateras data om utan att förändras. Till exempel om man skall kryptera eller komprimera data i överföringen så sker det i detta lager.

Sessionslagret

Detta lager används inte så ofta. Detta lager håller reda på hur sessioner startas och avslutas. En session kan till exempel vara att ett program har en koppling till en terminal eller databas.

Transportlagret

I detta lager delas data i flera mindre paket. Det gör att nätskiktet lättare kan arbeta. På mottagarsidan ansvarar detta lager för att sätta ihop paketen igen i rätt ordning så att ursprungsstrukturen återfås. I detta skikt hittar vi TCP som används flitigt på Internet och på LAN.

Nätverkslagret

Detta lager ansvarar för vägval och och vidarebefordring av paketen i datanätet. Här jobbar till exempel routrar. Det finns massor av protokoll i detta skikt och det viktigaste i dag borde vara IP som används på Internet och i de flesta LAN.

Datalänklagret

Här hittar vi de accessmetoder vi lärt oss. Till exempel CSMA/CD och Token Passing. Utrustning som jobbar här är till exempel bryggor.

Fysiska lagret

Det fysiska lagret hanterar det fysiska. Det vill säga det som man kan ta på. Här hittar vi kablar, kontakter, spänningar och strömmar. Exempel på utrustning här är STP, UTP, Koax och RJ45. Vanliga enheter är Volt, Ampere och Herz.

Sammanfattning Noter [1] http://www.iso.ch/iso/en/aboutiso/introduction/