Počítačové sítě
je skupina počítačů (uzlů), popřípadě periferií, které jsou vzájemně propojeny tak, aby mohly mezi sebou komunikovat.
Počítačová síť
Základní prvky sítěZákladní prvky sítě
• Počítače se síťovým adaptérem – pracovní Počítače se síťovým adaptérem – pracovní stanice a servery.stanice a servery.
• Komponenty umožňující propojení – přenosová Komponenty umožňující propojení – přenosová média, pasivní prvky (konektory, zásuvky, …) a média, pasivní prvky (konektory, zásuvky, …) a aktivní prvky sítě.aktivní prvky sítě.
• Software, který umožňuje sdílení a přístup ke Software, který umožňuje sdílení a přístup ke zdrojům – síťový operační systém.zdrojům – síťový operační systém.
• Společná sada pravidel, která definuje způsob Společná sada pravidel, která definuje způsob komunikace v síti – komunikační protokoly.komunikace v síti – komunikační protokoly.
Přenosová médiaPřenosová média
• Koaxiální kabelKoaxiální kabel• Kroucená dvoulinka (Twisted Pair), Kroucená dvoulinka (Twisted Pair),
kroucený čtyřpárkroucený čtyřpár • Optický kabelOptický kabel• Radiové spojeRadiové spoje• Satelitní spojeSatelitní spoje• Infračervené přenosyInfračervené přenosy
• 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
V. síťového rozhraní
mostopakovač
směrovač
Aplikační
Transportní
Síťová
V. síťového rozhraní
brána
Aktivní prvky sítě
Aktivní prvky sítě
Opakovač
Koncentrátor
(HUB)
Přepínače
Rozdělení sítíRozdělení sítí
• Podle rozlehlostiPodle rozlehlosti – LAN (lokální počítačové sítě (Local Area Network)), LAN (lokální počítačové sítě (Local Area Network)), – MAN (metropolitní sítě (Metropolitan Area Network)),MAN (metropolitní sítě (Metropolitan Area Network)),– WAN (rozlehlé datové sítě (Wide Area Network))WAN (rozlehlé datové sítě (Wide Area Network))
• Podle topologiePodle topologie– sběrnicová (Ethernet),sběrnicová (Ethernet),– kruhová (Token Ring),kruhová (Token Ring),– hvězda (ARCnet)hvězda (ARCnet)
• Podle přístupové metodyPodle přístupové metody– stochastická - CSMA/ CD (Ethernet),stochastická - CSMA/ CD (Ethernet),– deterministická (Token Ring)deterministická (Token Ring)
• Podle rolí jednotlivých uzlůPodle rolí jednotlivých uzlů– peer to peer, klient - serverpeer to peer, klient - server
Topologie sítě (uspořádání kabeláže)
Sběrnicová topologie:Ethernet
Topologie se strukturovanou kabeláží (hvězda):
Ethernet
Kruhová topologie:Token Ring
HUBHUB
klient -serverpeer-to-peer
Přístupová metoda - kolizní - CSMA/CD (Carier Sense Multiple Access/Colision Detection)
EthernetEthernet
• Standard, který z pohledu ISO-OSI pokrývá fyzickou Standard, který z pohledu ISO-OSI pokrývá fyzickou a linkovou (spojovou) vrstvua linkovou (spojovou) vrstvu
• Používá nedeterministickou přístupovou metodu s Používá nedeterministickou přístupovou metodu s detekcí kolize (CSMA/CD)detekcí kolize (CSMA/CD)
• Původně sběrnicová topologie sítěPůvodně 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. stoletíARPAnet
TCP/IP ISO/OSI
aplikační
aplikační prezentačnírelační
transportní transportnísíťová síťovávrstva síťového linkovározhraní (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,
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
VrstvaVrstva
• Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižšíKaždá vrstva využívá služeb vrstvy nižší
• Svoje služby každá vrstva nabízí vrstvě vyššíSvoje služby každá vrstva nabízí vrstvě vyšší
• Partnerem vrstvy Partnerem vrstvy N N při vzájemné komunikaci je opět při vzájemné komunikaci je opět vrstva vrstva NN
• Spolupráce mezi entitami téže vrstvy je řízena Spolupráce mezi entitami téže vrstvy je řízena komunikačními protokolykomunikačními protokoly
Vrstva N-1
Vrstva N+1
Vrstva N
Vrstva N-1
Vrstva N+1
Vrstva NKomunikační protokol
Činnost v jednotlivých vrstvách Činnost v jednotlivých vrstvách TCP/IPTCP/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
Vrstva síťového rozhraníSÍŤOVÝ HARDWARE
Síťová (Internetová)RARPARPICMPIP
TransportníUDPTCP
AplikačnídalšíHTTPSMTPFTPTELNET
Aplikační vrstva
Zajišťuje uživatelům přístup k souborům a aplikacím. Má na starosti konverzi dat, navazuje a ukončuje spojení. Zpřístupňuje síťové služby.
Vrstva síťového rozhraníStandardy 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).
Protokoly aplikační vrstvyProtokoly aplikační vrstvyFTP (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 síťové vrstvyIP (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
TCP (Transmission Control Protocol) - kladně potvrzovaný přenos datUDP (User Datagram Protocol) - nepotvrzovaný přenos dat
Protokoly transportní vrstvy
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
Komunikace v sítích TCP/IP
Adresace v TCP/IP
Adresace v TCP/IP sítíchAdresace 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 10100 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
Router 1
Router 2 Router 3
A B
C D E
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
Komunikace v sítích TCP/IP
Aplikační vrstva
Transportní vrstva
Síťová vrstva
Vrstva síťového rozhraní
fyzický přenos
rámec
data z aplikaceAplikační
vrstva
Transportní vrstva
Síťová vrstva
Vrstva síťového rozhraní
datagram
paket
zpráva
TCP dataTCP hlavička
IP hlavička IP data
data rámcehlavička rámce
Uzel X Uzel Ykaždá vrstva při odesílání dat přidává svoje
záhlaví nebo je odebírá při příjmu dat
Ethernet a adresaceEthernet a adresace
• Adresa MAC má 6 bytůAdresa MAC má 6 bytů• Adresa by měla být unikátníAdresa by měla být unikátní• Horní 3 byty dostává výrobce od autorityHorní 3 byty dostává výrobce od autority
– 3Com3Com 00-20-AF00-20-AF– SMCSMC 00-40-2700-40-27
• Rámce Rámce – Ethernet IIEthernet II– Ethernet 802.3Ethernet 802.3– Ethernet 802.2Ethernet 802.2– ......
Některé užitečné příkazyNefunguje-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