Pavel Dvořák

Gymnázium Velké Meziříčí

Počítačové sítě – model komunikace, TCP/IP protokol, další důležité protokoly

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0948Datum 16. 10. 2013Jazyk: češtinaCílová skupina: studenti vyššího gymnázia, 15–16 letDruh učebního materiálu: studijní materiál + kontrolní otázky na dané témaOčekávaný výstup: student se seznámí s modelem komunikace v

počítačových sítí, protokolem TCP/IP a ostatními důležitými protokolyAnotace: výklad + kontrolní otázky k probrané látce

Protokol protokol je konvence nebo standard, podle kterého probíhá

elektronická komunikace a přenos dat mezi dvěma koncovými body

v nejjednodušší podobě protokol definuje pravidla, řídící syntaxi, sémantiku a synchronizaci vzájemné komunikace

protokoly mohou být realizovány hardwarově, softwarově a nebo kombinací obou způsobů

základní vlastnosti protokolu: detekuje základní fyzické spojení (kabelové, bezdrátové) vyjednává o různých parametrech spojení určuje, jak začít a ukončit zprávu určuje, jak formátovat zprávy určuje, co dělat s poškozenými nebo nesprávně

naformátovanými daty (oprava chyb) určuje, jak detekovat neočekávanou ztrátu spojení a co provést

jako další akci ukončuje relace a nebo spojení, …

Referenční model OSI organizace ISO Referenční model ISO/OSI je mezinárodní standard, který

popisuje vrstvový model komunikace v počítačových sítích – obecně!

Protokol definuje systém komunikace mezi vzájemně odpovídajícími vrstvami.

Rozděluje děje při přenosu dat do 7 základních úrovní, každá plní přesně danou funkci, nezasahuje do ostatních.

1. Fyzická vrstva – vlastní přenos médiem (optika, twist, …)2. Linková vrstva – řídí tok dat přenosovým médiem3. Síťová vrstva – zajišťuje směrování – IP adresy!4. Transportní vrstva – zajišťuje spojení, ověřuje – TCP

protokol5. Relační vrstva – řídí tok dat mezi aplikačními procesy6. Prezentační vrstva – převádí data do síťových formátů -

kóduje7. Aplikační vrstva – poskytuje uživatelům přístup k síťovým

službám

Paralela mezi OSI modelem a dopisy

Dostupné pod licencí Creative Commons, BY, [cit. 2013-10-16], Pitel, http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Rm-osi_parallel_cs.svg

Rodina protokolů TCP/IP

Rodina protokolů TCP/IP obsahuje sadu protokolů pro komunikaci v počítačové síti a je hlavním protokolem celosvětové sítě Internet.

Má pouze 4 vrstvy (vychází z modelu ISO/OSI)1. Linková vrstva (vrstva síťového rozhraní) – má dvě podvrstvy

1. LLC – odpovídá linkové v OSI modelu2. MAC – odpovídá fyzické v OSI modelu

2. Síťová vrstva – zajišťuje směrování – IP adresy!3. Transportní vrstva - zajišťuje spojení, ověřuje – TCP protokol4. Aplikační vrstva – sdružuje aplikační, prezentační a relační

vrstvu modelu ISO/OSI

Směrování dat v Internetu

Dostupné pod licencí Creative Commons, BY, [cit. 2013-10-16], Mudrd8mz, http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Tcpip_vrstvy.svg

Dostupné pod licencí Creative Commons, BY, [cit. 2013-10-16], Mudrd8mz, http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Tcpip_zapouzdreni.svg

Protokoly linkové vrstvy Pro lokální sítě LAN

ETHERNET – technologie pro budování sítě, např. UTP kabely, koaxiální kabely, …

IEE 802.x, … např. IEE 802.11 standard pro wi-fi sítě FDDI – pro sítě kruhové technologie

Pro vzdálené sítě PPP (Point-to-Point Protocol) – přímé spojení mezi

dvěma uzly HDLC – detekuje chyby a řídí tok dat SLIP – přenos dat po sériové lince

Důležité protokoly síťové vrstvy IP (Internet Protocol), IPv4, IPv6

Provádí vysílání datagramů na základě síťových IP adres obsažených v jejich záhlaví

Každý datagram je samostatná datová jednotka, která obsahuje všechny potřebné údaje o adresátovi i odesilateli a pořadovém čísle datagramu ve zprávě

Datagramy putují sítí nezávisle na sobě a pořadí jejich doručení nemusí odpovídat pořadí ve zprávě. Doručení datagramu není zaručeno, spolehlivost musí zajistit vyšší vrstvy (TCP, aplikace)

ARP (Address Resolution Protocol) Používá se k nalezení fyzické adresy MAC podle známé IP adresy

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) má za úkol najít IP adresu na základě fyzické adresy

ICMP (Internet Control Message Protocol) slouží k přenosu řídících hlášení, které se týkají chybových stavů a zvláštních

okolností při přenosu DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Používá se pro automatickou konfiguraci počítačů připojených do počítačové sítě.

DHCP server přiděluje počítačům zejména IP adresu, masku sítě, implicitní bránu a adresu DNS serveru

Protokoly transportní vrstvy TCP (Transmission Control Protocol)

vytváří virtuální okruh mezi koncovými aplikacemi, tedy spolehlivý přenos dat.

Vlastnosti protokolu: Spolehlivá transportní služba, doručí adresátovi všechna data

bez ztráty a ve správném pořadí. Služba se spojením, má fáze navázání spojení, přenos dat a

ukončení spojení. Transparentní přenos libovolných dat. Plně duplexní spojení, současný obousměrný přenos dat. Rozlišování aplikací pomocí portů (např. web 80, mail 25).

UDP (User Datagram Protocol) poskytuje nespolehlivou transportní službu pro takové

aplikace, které nepotřebují spolehlivost, jakou má protokol TCP

Protokoly aplikační vrstvy Pro běžného uživatele nejvýznamnější

FTP (služba FTP) – přenos souborů mezi lokálním a vzdáleným PC Telnet (služba Telnet) – terminálové spojení se vzdáleným

počítačem SMTP (služba e-mail) – doručování elektronické pošty mezi servery POP3, IMAP (služba e-mail) – přístup k poště klient-server HTTP (služba WWW) – přenos hypertextových multimediálních

dokumentů DNS (služba DNS) – systém doménových jmen IRC (služba IRC) – jednoduchý chat po internetu SSH (služba SSH) – zabezpečené spojení se vzdáleným PC SNMP – umožňuje sběr dat pro potřeby správy sítě DHCP – automatické přidělování adres počítači NTP – šíření přesného času, synchronizace NFS - síťový systém souborů, který umožňuje transparentní sdílení

vzdálených souborů jakoby byly lokální

Kontrolní otázky

1. Co je to protokol, k čemu slouží?2. Co je a k čemu slouží referenční model ISO/OSI?3. Vyjmenuj základní 4 vrstvy rodiny protokolů TCP/IP.4. Jaká vrstva zajišťuje směrování v síti Internet?5. Jaké protokoly znáš z transportní vrstvy v síti Internet? Uveď

základní vlastnosti těchto protokolů.6. Vyjmenuj alespoň 8 protokolů aplikační vrstvy rodiny protokolů

TCP/IP, uveď co zajišťují.7. Co zajišťuje služba DHCP v počítačové síti?8. Namaluj nákres směrování dat při komunikaci dvou uzlů A a B,

kde data putují přes tři routry.