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