Počítačové sítě

1. Počítačové sítě

2. Počítačová síť je skupina počítačů (uzlů), popřípadě periferií, které jsou vzájemně propojeny tak, aby mohly mezi sebou komunikovat.

3. Základní prvky sítě • Počítače se síťovým adaptérem – pracovní stanice a servery. • Komponenty umožňující propojení – přenosová média, pasivní prvky (konektory, zásuvky, …) a aktivní prvky sítě. • Software, který umožňuje sdílení a přístup ke zdrojům – síťový operační systém. • Společná sada pravidel, která definuje způsob komunikace v síti – komunikační protokoly.

4. Přenosová média • Koaxiální kabel • Kroucená dvoulinka (Twisted Pair), kroucený čtyřpár • Optický kabel • Radiové spoje • Satelitní spoje • Infračervené přenosy

5. Aktivní prvky sítě uzel X uzel Y Aplikační Aplikační Transportní brána Transportní Síťová směrovač Síťová most opakovač V. síťového rozhraní V. síťovéhorozhraní V. síťového rozhraní fyzický přenos • Opakovač (Repeater) – zesilovač signálu • Koncentrátor (Hub) – propouští všechna data • Most (Bridge) – odděluje provoz v segmentech sítě • Přepínač (Switch) – propustí data podle segmentů • Směrovač (Router) – provádí směrování k uzlu • Brána (Gateway) – propojuje velmi odlišné sítě (často až na úrovni aplikační vrstvy)‏

6. Aktivní prvky sítě Opakovač Koncentrátor (HUB)‏ Přepínače

7. Rozdělení sítí • Podle rozlehlosti • LAN (lokální počítačové sítě (Local Area Network)), • MAN (metropolitní sítě (Metropolitan Area Network)), • WAN (rozlehlé datové sítě (Wide Area Network))‏ • Podle topologie • sběrnicová (Ethernet), • kruhová (Token Ring), • hvězda (ARCnet)‏ • Podle přístupové metody • stochastická - CSMA/ CD (Ethernet), • deterministická (Token Ring)‏ • Podle rolí jednotlivých uzlů • peer to peer, klient - server

8. HUB HUB Topologie sítě (uspořádání kabeláže)‏ Sběrnicovátopologie: Ethernet Topologie se strukturovanou kabeláží (hvězda): Ethernet Kruhovátopologie: Token Ring

9. klient -server peer-to-peer Přístupová metoda - kolizní - CSMA/CD (Carier Sense Multiple Access/Colision Detection)‏

10. Ethernet • Standard, který z pohledu ISO-OSI pokrývá fyzickou a linkovou (spojovou) vrstvu • Používá nedeterministickou přístupovou metodu s detekcí kolize (CSMA/CD)‏ • Původně sběrnicová topologie sítě

11. Síťová architektura • Představuje strukturu řízení komunikace • Založeny na vrstvových modelech • Standardy: • referenční model ISO/OSI - 70. léta 20. století (Open Systems Interconnection) • rodina protokolů TCP/IP - 60. léta 20. století ARPAnet

12. TCP/IP ISO/OSI aplikační aplikační prezentační relační transportní transportní síťová síťová vrstva síťového linková rozhraní (fyzická) fyzická Porovnání standardů síťových architektur ISO/OSI – nejznámější standard, 7 vrstev, dokonalé řešení TCP/IP – vývoj modelu měl opačný charakter – od jednoduššího k dokonalejšímu protokoly -> vrstvy,

13. Síťová architektura Vrstvový model (říká, co se má kde dělat)‏ • rozdělení problému na dílčí úlohy, o které se starají jednotlivé vrstvy • definuje rozhraní vrstev Protokol (říká, jak se má co dělat)‏ • souhrn pravidel a technologií pro vzájemnou komunikaci • je specifický pro konkrétní vrstvu • definuje přesný formát dat

14. Vrstva N+1 Vrstva N+1 Komunikační protokol Vrstva N Vrstva N Vrstva N-1 Vrstva N-1 Vrstva • Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší • Svoje služby každá vrstva nabízí vrstvě vyšší • Partnerem vrstvy N při vzájemné komunikaci je opět vrstva N • Spolupráce mezi entitami téže vrstvy je řízena komunikačními protokoly

15. Činnost v jednotlivých vrstvách TCP/IP Aplikační vrstva Zajišťuje uživatelům přístup k souborům a aplikacím. Má na starosti konverzi dat, navazuje a ukončuje spojení. Zpřístupňuje síťové služby. Transportní vrstva Úkolem transportní vrstvy je zajistit spolehlivost přenosu – o to se stará protokol TCP. Některé aplikace si spolehlivost zajišťují samy v rámci aplikační vrstvy a používají protokol UDP. Síťová vrstva Úkolem síťové vrstvy je zajistit jednotnou adresaci, spojení a směrování (určuje cestu) mezi dvěma počítači. Nejdůležitějším protokolem této vrstvy je IP protokol.

16. TELNET FTP SMTP HTTP další Aplikační TCP UDP Transportní IP ICMP ARP RARP Síťová (Internetová)‏ SÍŤOVÝ HARDWARE Vrstva síťového rozhraní Aplikační vrstva Zajišťuje uživatelům přístup k souborům a aplikacím. Má na starosti konverzi dat, navazuje a ukončuje spojení. Zpřístupňuje síťové služby. Vrstva síťového rozhraní Standardy v rámci této vrstvy definují pravidla pro připojení počítačů ke kabeláži, typy konektorů, způsob zpracování signálů, elektrické parametry signálů, atp. Základní úlohou je příjem, přenos a odesílání bloků dat (rámců) mezi propojenými uzly po přenosovém médiu (kabeláži). Některé protokoly TCP/IP

17. Protokoly aplikační vrstvy FTP (File Transfer Protocol) - pro službu FTP Telnet - pro službu Telnet (terminál) SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) - pro E-mail POP3 (Post Office Protocol) - pro službu E-mail HTTP(Hypertext Transfer Protocol) - pro službu WWW Protokoly transportní vrstvy TCP (Transmission Control Protocol) - kladně potvrzovaný přenos datUDP (User Datagram Protocol) - nepotvrzovaný přenos dat Protokoly síťové vrstvy IP (Internet Protocol) - přenos paketů, směrování přes IP adresy ARP(Address Resolution Protocol)- MAC adresa z IP adresy RARP (Reverse Address Resolution Protocol) - automatické přidělení IP adresy připojenému počítači ICMP (Internet Control Message Protocol) - přenos služeb. informací

18. Komunikace v sítích TCP/IP Adresace v TCP/IP Každý uzel v síti je jednoznačně identifikován svojí adresou. Pro komunikaci mezi uzly je třeba rozlišovat několik typů adres: • Doménová adresa = textová adresa (na úrovni aplikační vrstvy)např. www.seznam.cz • IP adresa = logická adresa (na úrovni síťové vrstvy)32 bitů - např. 195.119.180.19 • MAC adresa = fyzická (skutečná) adresa(na úrovni vrstvy síťového rozhraní) 48 bitů - např. 00-00-64-65-73-74

19. Příklad IP adresy: 147.229.22.10 0 7 8 15 16 23 24 31 1001 0011 1110 0101 0001 0110 0000 1010 Konečný počet adres: 2 32 147 229 22 10 Adresace v TCP/IP sítích IP adresa (IP verze 4)‏ • 32 bitové číslo zapsané jako čtveřice dekadických čísel oddělených tečkou. • logická (abstraktní) adresa Pro potřeby směrování je IP adresa (p.q.r.s) tvořena 2 složkami: - netid (přiděluje správce IP adres) - hostid (přiděluje správce IP adres)‏

20. B A Router 1 Router 3 Router 2 E D C Přenos dat mezi sítěmi Každý uzel v síti musí znát: - svoji a cílovou IP adresu, - IP adresu směrovače na své fyzické síti - svoji MAC adresu • Sítě spolu komunikují přes směrovače (routery) - přes IP adresy sítě

21. Uzel X Uzel Y každá vrstva při odesílání dat přidává svoje záhlaví nebo je odebírá při příjmu dat Aplikační vrstva Aplikační vrstva data z aplikace zpráva Transportní vrstva TCP hlavička Transportní vrstva TCP data paket Síťová vrstva Síťová vrstva IP hlavička IP data datagram Vrstva síťového rozhraní Vrstva síťového rozhraní hlavička rámce data rámce rámec fyzický přenos Komunikace v sítích TCP/IP

22. Ethernet a adresace • Adresa MAC má 6 bytů • Adresa by měla být unikátní • Horní 3 byty dostává výrobce od autority • 3Com 00-20-AF • SMC 00-40-27 • Rámce • Ethernet II • Ethernet 802.3 • Ethernet 802.2 • ...

23. Některé užitečné příkazy Nefunguje-li síť, zadáme z příkazového řádku: ipconfig - zjistí IP adresu směrovače (výchozí brány) ping IP adresa brány-odezva uzlu

24. tracert adresavýpis trasy k danému uzlu