Počítačové sítě

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

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.

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

Aktivní prvky sítě 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)‏ fyzický přenos V. síťového rozhraní uzel X uzel Y Aplikační Transportní Síťová most opakovač směrovač brána

Aktivní prvky sítě Opakovač Koncentrátor (HUB)‏ Přepínače

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

Topologie sítě (uspořádání kabeláže)‏ Sběrnicová topologie: Ethernet HUB Topologie se strukturovanou kabeláží (hvězda): Ethernet Kruhová topologie: Token Ring

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

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

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

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, TCP/IP ISO/OSI aplikační aplikační prezentační relační transportní transportní síťová síťová vrstva síťového linková rozhraní (fyzická) fyzická

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

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 Vrstva N-1 Vrstva N+1 Vrstva N Komunikační protokol

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.

Některé protokoly TCP/IP 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 Vrstva síťového rozhraní SÍŤOVÝ HARDWARE Síťová (Internetová)‏ RARP ARP ICMP IP Transportní UDP TCP Aplikační další HTTP SMTP FTP TELNET

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 dat UDP (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

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

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

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 Router 1 Router 2 Router 3 A B C D E

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

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 ...

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

tracert adresa výpis trasy k danému uzlu