Správa webserveru Přednáška 1

Počítačové sítěInternet

Obsah• Základní pojmy

– Datový přenos– Datové okruhy

• Počítačové sítě – Rozdělení počítačových sítí– Topologie počítačových sítí

• Referenční model ISO/OSI• Internet

– Historické souvislosti– Architektura TCP/IP– DNS

Základní pojmy

Spoj – základní jednotka datové komunikace, který umožňuje výměnu informací mezi informačním zdrojem a informačním spotřebičem.

– Dvoubodový spoj – komunikace mezi dvěma účastníky

– Vícebodové spoje – komunikace více uživatelů

Přenosová cesta – spoj mezi dvěma stanicemi. – Kanál – jednosměrný přenos informací– Okruh – obousměrný přenos informací

Datový přenosJednosměrný provoz (kanál)

– simplexní přenos (simplex, SX)

Obousměrný provoz (vybavený okruhem)– duplexní (full duplex, FDX) – obousměrný současný

provoz (informace mohou být současně přenášeny oběma směry)

– poloduplexní (half duplex, HDX) – obousměrný střídavý provoz (informace mohou být přenášeny oběma směry, v jednom okamžiku však pouze jedním směrem)

Datové okruhy – typy řešeníPevné datové okruhy

– mezi stanicemi je přímé spojení, není mezi nimi použito žádné přepínací zařízení

Komutované (přepínané) datové okruhy– mezi mnoha stanicemi je vytvořeno spojení umožňující

jejich různá propojení, konkrétní spojení dvou (nebo více) stanic je realizováno za účasti přepínacího zařízení (např. telefonní síť s telefonními ústřednami)

Datové okruhyPodle charakteru přenášených signálů lze dělit okruhy na

– analogové – signál se průběžně spojitě mění v čase a může dosahovat libovolné hodnoty z nějakého rozsahu

– digitální – signál se mění pouze v určitých časových okamžicích a dosahuje vždy jedné ze dvou možných hodnot, reprezentujících dvojkovou hodnotu 0 a 1.

Podle typu přenosového média– drátové – používají metalické nebo optické vodiče– bezdrátové – k přenosu se používají elektromagnetické

vlny rádiové nebo optické (obvykle IR).

Počítačové sítěRozdělení sítí podle rozlehlosti

– LAN (Local Area Network) – lokální počítačové sítě jsou charakteristické především tím, že se předpokládá max. vzdálenost dvou nejvzdálenějších uzlů této sítě (pracovních stanic) do 1 km.

– MAN (Metropolitan Area Network) – městské počítačové sítě mají ve svém principu jediný účel, propojit mezi sebou lokální počítačové sítě a spojit je tak do větších celků.

– WAN (Wide Area Network) – globální počítačová síť

Topologie počítačových sítí1. Sběrnice2. Hvězda3. Kruh

Sběrnice+ Relativně levné řešení+ Ve většině případů nejsou potřeba aktivní prvky+ Nezávislost stanic na výpadku libovolné stanice+ Snadné všesměrové vysílání– Výpadek celé sítě při přerušení vedení či odpojení

terminátoru– Současně může vysílat pouze jeden uzel sítě

Topologie počítačových sítíHvězda

+ výrazně vyšší spolehlivost sítě + malý počet paralelní přenos dat umožňující vyšší

přenosovou rychlost (100 MB/s až 1 GB/s) + vyšší možnost zabezpečení sítě, modernější

monitorovací prostředky– výpadek centrálního uzlu způsobí výpadek min. jedné

větvě sítě, případně celé sítě– výkonnost centrálního uzlu je kritickým místem sítě

Kruh+ relativně levná síť s nízkými pořizovacími náklady a

snadnou realizovatelností + malý počet spojů + bezkolizní síť s vysokou propustnost– závislost stanic na výpadku libovolné jiné stanic

Referenční model ISO/OSI– OSI (Open System Interconnection) - Pojem propojení

otevřených systémů označuje technické a programové vybavení počítačové sítě, resp. systému vzájemně propojených sítí, vyhovující otevřeným specifikacím.

– Referenční model propojení otevřených systémů, standardizovaný jako ISO 749 (International Organization for Standardization), je vrstvový model síťové architektury poskytující prostředí pro konkrétní standardy propojení otevřených systémů. Jeho význam spočívá mimo jiné i v zavedení standardní terminologie, která umožňuje popisovat a porovnávat také produkty mimo rámec otevřených systémů.

Referenční model ISO/OSI

Referenční model ISO/OSI1. Fyzická vrstva: přenáší jednotlivé bity (základní

informace), tedy soustavu jedniček a nul. Řeší úroveň jejich proudového napětí a rozlišení, definuje konektory a vodiče.

2. Linková vrstva: zajišťuje bezchybný přenos bloku dat (řádově stovek bitů) označovaných jako rámce mezi dvěma uzly, mezi kterými je otevřené přímé propojení. Rozeznává začátek a konec rámce, případně jeho další části. Detekuje případné chyby při přenosu a případně vyžaduje opětovné poslání rámce.

3. Síťová vrstva: zajišťuje komunikaci v případě, že, komunikace musí probíhat mezi min. jeden průchozí uzel sítě – přidává tedy k rámci adresu odesílatele i příjemce, zajišťuje směrování (routing). Na této vrstvě již tedy musí být známá aktuální topologie sítě.

4. Transportní vrstva: sestavuje jednotlivé pakety a vkládá do nich přenášená data při odesílání a při příjmu tato data zase z paketu získává. Umožňuje již tedy přenos neomezené velikosti dat (i při omezené velikosti paketu).

Referenční model ISO/OSI5. Relační vrstva: transportní vrstva vytváří spojení

(session) pro relační vrstvu, která pak otvírá a ukončuje tato spojení mezi dvěma uzly sítě. Řídí pořadí vysílání, nemohou-li vysílat oba uzlu zároveň.

6. Prezentační vrstva: zavádí datové typy, které se budou používat pro komunikaci (textové, číselné, obecné) a jejich konverzi. Realizuje kompresi, šifrování a některé z prvků zabezpečení

7. Aplikační vrstva: realizuje pro koncové uživatele standardní prostředí se základními aplikačními programy, resp. Jeho typy. Neobsahuje samozřejmě všechny služby, ale pouze ty, které jsou jednoznačně společné pro různé služby a protokoly.

Internet – historické souvislosti1964 – definování koncepce komunikační sítě (síť nebude mít centrální složku, nezávislá na jednotlivých složkách sítě) 1969 – první experimentální síť ARPANET (Advanced Research Projects Agency, ověření techniky přepojování paketů „packet switching“, dálkový přístup k superpočítačum, přenosový protokol NCP)1969 – první RFC (Request for Comment)1973 – více jak 40 uzlů a prví připojené uzly ve Velké Británii a Norsku1982 – přechod z NCP na TCP/IP1983 – vyčlenění sítě MILNET z ARPANET 1986 – budování sítě NSFNET (financována National Science Founadation)1990 – původní ARPANET odstavena, funkci páteřní sítě přebrala NSFNET1990 – první propojení akademických a komerčních sítí1991 – CIX (Commercial Internet eXchange)1991 – připojení Československa k Internetu 1996 – internet využívá cca 55 miliónů uživatelů

2006 – internet využívá více jak jedna miliarda uživatelů

Internet – původní topologie

Internet –topologie s CIX

Internet – provozProvoz a správa význačných sítí internetu

– ARPANET -> DISA (Defense Communications Agency), NCC (Network Control Center)

– NSFNET -> Merid Network Inc.

NIC (Network Information Center)– Registrace nových sítí připojovaných k internetu– Přidělování IP adres– Depozitář dokumentů Internetu (např. RFC)

Od 1993 většinu služeb kolem Internetu zajišťují firmy konsorcia InterNIC:

– Network Solutions Inc. – Přidělování IP, registrace domén, …– AT&T – centrální registr uživatelů a uživatelských organizací– General Atomcs – informační středisko

Internet v ČR1991 – připojení Československa k Internetu (do Lince)1991 – FESNET (Federal Educational and Scientific NETwork) později přejmenován na CESNET, hvězdicová topologie se středy v Praze a Brně1993 – připojeno 11 měst v ČR, postupná změna topologie, kdy každý významný bod je připojen alespoň dvěma nezávislými přípojkami.1994 – na trh vstupují i ryze komerční poskytovatelé připojení k internetu 1996 – založen NIC.CZ (Neutral Internet eXchange)

Síť CESNET (2012)

CESNETTechnologie

– Od 2005 provozuje páteřní sítě na technologii DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) - technologie vlnového multiplexu

– Ostatní páteřní sítě jsou desetigigabitový a gigabitový Ethernet a technologii POS (Packet Over SONET) -Synchronous optical network

Spojení se zahraničím– Evropská síť GÉANT – provoz mezi akademickými

institucemi– Komerční internet – přímá linka do USA od dodavatele

TELIA– SANET (Slovensko), ACONET (Rakousko), PIONIER

(Polsko) – sítě národního výzkumu a vzdělávání

TCP/IPTCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protokol)

Historie protokolu– 1973 – první verze protokolu TCP– 1977 – první praktické testování protokolu TCP– 1978 – 1979 – rozdělení původního TCP na dva protokoly:

IP a– na nový TCP – 1983 – Sada protokolů TCP/IP nahradila v síti ARPANET

protokol NCP

ISO/OSI vs. TCP/IP

TCP/IPVrstva síťového rozhraní

– závislá na konkrétní přenosové technologii (TokenRing, Ethernet, ATM, …), zajišťuje vysílání z/do sítě

Síťová vrstva– zajišťuje směrování paketů po síti, poskytuje

nespojovanou a nespolehlivou službu

Transportní vrstva– realizuje a zajišťuje komunikaci koncových uzlů, z

hlediska spojení nabízí dvě služby: TCP (spojově orientovanou, spolehlivá) a UDP (nespojově orientovanou, nespolehlivá)

Aplikační vrstva– obsahuje protokoly nejčastěji používaných služeb (SMTP,

FTP, Telnet, DHCP, …..

Protokoly sady TCP/IP

Adresování v IP sítíchPro adresování konkrétního procesu se používá:

– IP adresa – adresa síťového rozhraní– Port – přístupový bod pro rozhraní transportní vrstva-

aplikační vrstva

Struktura IP adresy– Adresa dílčí sítě– Adresa síťového rozhraní uzlu

IP adresaTřídy dle velikost síťové a uzlové části adresy:

– Třída A – 0-127– Třída B – 128-191– Třída C – 192-223– Třída D – 224-239 - mutlicast– Třída E – 240-255 - vyhrazeno jako rezerva

Vyhrazené adresy– 127.x.x.x - nejčastěji 127.0.0.1 je vyhrazená adresa pro

loopback– Nejnižší adresa v síti, tedy s nulovou adresou stanice slouží k

všesměrovému vysílání (broadcast) – Interní adresy sítí

• A: 10.0.0.0 až 10.255.255.255 (celkem 16 777 216 adres)• B: 172.16.0.0 až 172.31.255.255 (celkem 1 048 576 adres)• C: 192.168.0.0 až 192.168.255.255 (celkem 65 536 adres)

DNSJmenný systém DNS (Domain Name System)

– Adresace v síti TCP/IP probíhá prostřednictvím čísla (IP adresy)

– Obtížné zapamatování těchto adres– Řešení: decentralizovaný systém jmen s hierarchickou

strukturou– DNS = převod číselné adresy na jmennou

Struktura DNS– Jméno.doménan…doména2.doména1– Domény nejvyšší úrovně: generické domény

(.org, .com, .edu, .net, …) a národní domény (.cz, .pl, .uk, …)

DNSDoména nejvyššího řád (Top level domain)

– Národní TLD (country-code TLD, ccTLD) sdružující domény jednoho státu. Jejich název je dvoupísmenný, až na výjimky odpovídající kódu země podle ISO 3166-1

– Generické TLD (generic TLD, gTLD) sdružující obecné domény (např. org pro neziskové organizace), nespojené s jedním konkrétním státem

– Infrastrukturní TLD využívané pro vnitřní mechanismy Internetu. V současné době existuje jediná taková TLD: arpa