Table of Contents

Počítačové sítě Jiří Zacpal

DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE PALACKÝ UNIVERSITY, OLOMOUC KMI/YUDIT Úvod do informačních technologií

Osnova

  • Počítačová síť
  • Síťová architektura
  • Popis jednotlivých vrstev
  • Aplikační programy

Literatura

  • P. Příhoda: Počítačové sítě
  • Andrew S. Tanenbauma Computer Networks.
  • Jiří Peterka: Báječný svět počítačových sítí (http://www.earchiv.cz/i_serial.php3)
    • honza: aktuální Peterka viz peterka

Počítačová síť

Počítačová síť

  • počítačová síť = skupina vzájemně propojených počítačů a dalších zařízení

(hostitelských/koncových uzlů), komunikujících pomocí prvků síťové infrastruktury:

  • přenosová/propojovací média: metalické vodiče a optická vlákna = „drát“,

elektromagnetické (rádiové) vlny = „bezdrát“

  • aktivní a pasivní propojovací prvky: opakovače, přepínače, směrovače, brány aj.
  • přenosová rychlost udává množství dat, které se po síti přenesou za určitou časovou jednotku (Mb/s, Gb/s)
  • přenosový výkon udává množství „užitečných“ dat, které se po síti přenesou za určitou časovou jednotku

Taxonomie počítačových sítí

Typy počítačových sítí

  • Sítě serverového typu
  • V takovéto síti existuje hlavní počítač, nazývaný server, který ostatním počítačům, které se nazývají klienti, poskytuje služby.
  • Peer to peer
  • Každý počítač v síti může poskytovat služby jiným počítačům.

Podle rozlehlosti

  • Osobní počítačová síť (PAN)
  • propojení zařízení, příp. k počítači, s umožněním vzájemné komunikace a přenosu dat
  • charakterem LAN
  • omezeny dosahem, v okolí zařízení (jednotky až desítky m, nejčastěji „kolem osoby“)
  • Lokální počítačová síť (LAN)
  • propojení koncových uzlů s umožněním vzájemné komunikace a přenosu dat
  • lokální = omezeny rozsahem (jednotky km, nejčastěji v budově nebo komplexu budov),
  • Metropolitní počítačová síť (MAN)
  • propojení a „prodloužení“ několika LAN, účelem přenosové sítě, charakterem lokální v rámci města (desítky km)
  • Rozlehlá počítačová síť (WAN)
  • přenosové sítě propojující LAN/MAN (páteřní sítě)
  • velké vzdálenosti, pokrývají území států a kontinentů (neomezené)

Topologie počítačových sítí

  • Topologie - logické uspořádání počítačů (příp. jiných zařízení) v síti
  • Fyzická topologie - popisuje reálnou konstrukci sítě, zapojená zařízení a jejich umístění včetně instalovaných kabelů
  • Logická topologie se vztahuje k tomu, jak jsou data v síti přenášena a kudy protékají z jednoho zařízení do druhého.

Nemusí nutně kopírovat fyzické schéma sítě.

  • Topologie:
  • hvězdicová
  • kruhová
  • sběrnicová
  • stromová

zdroj: Wikipeida

Síťová architektura

Síťová architektura

  • vrstva – každá vrstva plní specifické úkoly
  • služba – každá vrstva poskytuje službu vyšší vrstvě a sama využívá služby vrstvy nižší
  • protokol – pravidla komunikace mezi stejnolehlými vrstvami

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

Služby

  • Služby mohou být:
  • Spojované. Ty si můžete představit jako klasické volání telefonem. Abyste mohli

s někým komunikovat, musíte vytočit jeho číslo a počkat, až volaný telefon zvedne.

  Tím je navázáno spojení a vy můžete komunikovat.
* Nespojované. Tyto služby se podobají klasické poště. Vy na dopis napíšete pouze
  adresu a předáte poště. Dopis pak putuje z jedné pošty na druhou až k příjemci.
* Každá služba podle spolehlivosti může být:
* Spolehlivou službou (Reliable Service), kdy je zaručeno dodání dat adresátovi.
* Nespolehlivou službou (Unreliable Service), kdy odesilatel neví, zda data adresátovi došla.

Referenční model ISO OSI (Open Systems Interconnection)

  • propojení otevřených systémů = zařízení podporujících příslušné normy
  • obecně platné principy implementace systémů (abstrakce síťové architektury)

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Referenční model ISO OSI

Fyzická vrstva

  • úkolem je fyzický přenos dat = přenos jednotlivých bitů a bitových sekvencí
  • úkoly:
  • jakým způsobem jsou datové bity zakódovány do takového signálu, jaký se skutečně přenáší
  • jaký je časový průběh tohoto signálu
  • jaké jsou obvodové vlastnosti přenosových cest apod
  • vyšší vrstvě nabízí služby typu „přijmi bit“ a „odešli bit”

Referenční model ISO OSI

Linková vrstva

  • má za úkol přenášet celé bloky dat (obecně označované jako rámce), a to mezi sousedními počítači
  • úkoly:
  • vyznačit začátek a konec každého rámce
  • zajištění spolehlivosti přenosu
  • správné dodržování „tempa“ přenosu - tedy toho, aby příjemce stačil přijímat všechno to, co mu odesilatel posílá
  • vyšší vrstvě nabízí nabízí služby typu „odešli rámec sousednímu uzlu”, resp. „přijmi rámec od sousedního uzlu„
  • vrstva obsahuje dvě podvrstvy:
  • LLC, která zajišťuje přenos dat a jejich kontrolu.
  • MAC, která řeší problémy s přístupem ke sdílené přenosové lince

Referenční model ISO OSI

Síťová vrstva

  • má za úkol zajistit doručení bloku dat - paket, uzlu, se kterým není přímé spojení, ale

pouze spojení nepřímé, vedoucí přes jeden nebo několik přestupních uzlů

  • musí „znát“ celou topologii sítě a je schopna stanovit, kudy (přes které přestupní uzly)

má být daný paket postupně přenášen, tak aby se nakonec dostal k cíli

  • úkoly:
  • rozhoduje o tom, kudy (jakou cestou) budou postupně přenášena data = „směrování” (routing)
  • směrování může vycházet z různých filosofií a může používat různé algoritmy pro hledání nejvhodnějších cest od příjemce k odesilateli
  • vyšší vrstvě nabízí přenos bloku dat na libovolný počítač v síti

Referenční model ISO OSI

Transportní vrstva

  • má za úkol vyrovnávat rozdíly mezi schopnostmi tří spodních přenosových vrstev a požadavky tří vyšších, aplikačně orientovaných vrstev
  • úkoly:
  • z nespolehlivých přenosových služeb, jaké nabízí přenosový subsystém tvořený třemi

nejnižšími vrstvami, vyrobila spolehlivou službou, jakou požadují horní, aplikačně orientované vrstvy

  • zajišťuje komunikaci koncových uzlů
  • zařídí předání dat konkrétnímu příjemci v rámci daného uzlu

Referenční model ISO OSI

Relační vrstva

  • má za úkol řízení a průběh relací
  • relace - „dialog“ mezi spolupracujícími relačními vrstvami obou systémů
  • úkoly:
  • řídit výměnu dat
  • vytvoření a ukončení relační spojení
  • synchronizaci a obnovení spojení
  • oznamovaní výjimečných stavů

Referenční model ISO OSI

Prezentační vrstva

  • úkolem je konverze přenášených dat tak, aby je obě strany shodně interpretovaly
  • úkoly:
  • linearizace dat pro potřeby přenosu
  • kódování znaků a čísel

Referenční model ISO OSI

Aplikační vrstva

  • účelem vrstvy je poskytnout aplikacím přístup ke komunikačnímu systému a umožnit tak jejich spolupráci
  • v aplikační vrstvě jsou části aplikací související se síťovou komunikací

Referenční model TCP/IP

  • použití v síti Internet (největší celosvětová síť propojených heterogenních sítí)
  • nejpoužívanější síťová architektura
  • všechny informace (konvence, protokoly, doporučení) v RFC (Request For Comments) od IAB (rada pro architekturu Internetu),

de facto normy IETF (komise s pracovními skupinami Internetu)

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

Přenosové cesty

Koaxiální kabely

  • tlustý - ∅ 1 cm, max. 500 m, zakončený terminátory 50 Ω, připojení uzlu přes transceiver napíchnutý svorkou vampír, redukce i na tenký a dvojlinku
  • tenký - max. 185 m (u stejných síťových karet uzlů až 400 m), zakončený terminátory 50 Ω, připojení přes BNC konektor
  • sběrnicová topologie

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Kroucená dvoulinka

  • max. 100 m (závisí na kvalitě kabelu)
  • 4 páry měděných vodičů
  • varianty
  • stíněná (STP)
  • nestíněná (UTP)
  • kategorie
  • Cat 3 (šířka pásma do 25 MHz) – 10 Mbps až 10 Mbps
  • Cat 5(E) (do 100 MHz) –100 Mbps až 1 Gbps
  • Cat 6 (do 250 MHz) – 1 Gbps až 10 Gbps sítě
  • Cat 7 (do 600 MHz) – 10 Gbps sítě

Optické vlákno

  • dvě vrstvy skla: obal a jádro
  • druhy
  • vícevidové (∅ 50 a 62.5 µm, paprsky se odráží od rozhraní skel)
  • jednovidové (9 µm), buzení laserem (850, 1300, 1500 nm)
  • dosah 2–3 km (vícevidové) nebo až 70 km (jednovidové),

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Bezdrátové přenosy

  • radiové
  • jejich dosah může být relativně velký
  • mohou prostupovat budovami
  • šíření je všesměrové
  • mikrovlné
  • přímočaré šíření
  • nutná přímá viditelnost
  • infračervené
  • na velmi krátkou vzdálenost
  • neprostupují překážkami
  • optické spoje
  • laserové
  • výhodou velká šířka přenosového pásma
  • nevýhodou je silná závislost na povětrnostních vlivech

Přenosové techniky

Druhy přenosu

  • simplex - k přenosu dochází jen v jednom směru, a nikoli ve směru druhém
  • duplex - takový, který může probíhat v obou směrech, a to i současně
  • poloduplex - takový, který může probíhat v jednom nebo druhém směru, ale nikdy ne současně

Synchronizace přenosu

  • bitový interval = doba „trvání“ přenosu jednoho bitu
  • nutnost synchronizace v čase
  • asynchronní přenos
  • odesilatel sdělí příjemci, kdy začíná a kdy končí každý jednotlivý interval
  • arytmický přenos
  • data se nepřenáší jako libovolně dlouhé posloupnosti bitů, ale jako skupinky bitů pevně dané velikosti (například 8 bitů)
  • na začátek každé takovéto skupinky se pak umístí zvláštní značka, která příjemci umožní „seřídit si“ jeho hodinky
  • synchronní přenos
  • mezi příjemcem a odesilatelem dochází k udržování vzájemné koordinace hodinek (přenosem „tikání“ hodinek, smícháním signálu hodinek a dat, …)

Multiplexování

  • logické rozdělení fyzické cesty
  • frekvenční multiplex – analogový signál se „posunul do vhodné frekvenční polohy“
  • časový multiplex - digitálně fungující přenosová cesta je pravidelně, podle předem známého a

definovaného postupu, přidělována jednotlivým dílčím kanálům, na předem známé a definované časové úseky

  • statistický multiplex - kapacitu společné přenosové cesty přiděluje podle momentální potřeby

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Propojování přenosových cest

  • přepojování okruhů
  • dochází k vytvoření souvislého přenosového kanálu mezi komunikujícími stranami
  • přepojování paketů
  • přenášena jsou data členěna na bloky (pakety)
  • jednotlivé pakety od různých odesilatelů a určené různým příjemcům se přenáší společným přenosovým kanálem

Ethernet

Ethernet

  • sdílené přenosové médium, v daném okamžiku využívá jeden uzel
  • uzly samostatné, rovnocenné
  • počátky koncem 70. let Xerox, 1982 DEC, Intel a Xerox jako DIX Ethernet (Ethernet II), 1985 IEEE 802.3
  • přístupová metoda CSMA/CD
  • „příposlech“ – zjištění, zda se na přenosovém médiu komunikuje
  • detekce kolizí

„Klasický“ Ethernet

  • přenosová rychlost 10 Mb/s
  • s koaxiálním kabelem
  • tlustý (10Base5): tlustý koaxiální kabel, topologie sběrnice, max. 100 stanic
  • tenký (10Base2): tenký koaxiální kabel, topologie sběrnice, max. 30 stanic
  • s kroucenou dvojlinkou (10BaseT)
  • konektor RJ45 na síťové kartě
  • hvězdicová topologie,
  • max. 100 m mezi počítačem a opakovačem
  • s vícevidovými optickými vlákny (10BaseFx)
  • původně jen propojení optických opakovačů, max. 2 km

Fast Ethernet

  • přenosová rychlost 100 Mb/s
  • 1993 sítě 100BaseT a 100VG-AnyLAN, z důvodu zpětné kompatibility u metody přístupu k médiu vybrána 100BaseT
  • jen hvězdicová topologie
  • kroucená dvojlinka
  • 100BaseTX – dva páry dvoulinky kategorie 5
  • 100BaseT4 – čtyři páry dvoulinky kategorie 5
  • max. 200 m
  • optická vlákna (100BaseFX)
  • max. 300 m (Full Duplex 2 km)

Gigabitový Ethernet

  • 1988 pro optické linky (IEEE 802.3z), pak pro kroucenou dvojlinku kategorie 5E (IEEE 802.3ab)
  • 1 Gb/s
  • jen hvězdicová topologie
  • optická vlákna
  • jednovidová 1000BaseLX – max. 2km
  • vícevidová 1000BaseSX) max. 550 m
  • kroucená dvojlinka (1000BaseT)
  • duplexní přenos na všech 4 párech u kategorie 5E,
  • plně duplexní přenos u kategorie 6, max. 100 m

10Gigabitový Ethernet

10 GB/s, velký dosah jen režim Full Duplex, ne sdílené médium fyzická rozhraní pro LAN a WAN optická vlákna

  • mnohovidová 10GBaseS 400 m
  • jednovidová 10GBase-L/E 10/40 km
  • kroucená dvojlinka (10GBaseT)
  • 55 m kabel kategorie 5E nebo 6
  • 100 m 6A nebo 7

Formáty Ethernetových rámců

  • obsah rámce:
  • 48bitové adresy (MAC adresa) příjemce a odesilatele
  • EtherType – identifikace protokolu, který vlastní síťový paket
  • délka rámce
  • SAP - identifikaci konkrétní entity, která datový obsah vytvořila, resp. má dále zpracovat (číslo tzv. přechodového bodu mezi linkovou a

síťovou vrstvou, skrz který byla data převzata k odeslání, resp. mají být předána k dalšímu zpracování)

  • síťový paket – data o velikosti 461500 B
  • zabezpečení – kontrolní součet

Bezdrátové lokální sítě (WLAN) – Wi-Fi

  • důvody pro WLAN (Wireless LAN): mobilita, snadná použitelnost, dostupnost, nižší náklady,

rozšiřitelnost, roaming (vysílače si klienta předávají), atd., polovina 90. let

  • použití pro vnitřní (původně, popř. v kombinaci s kabeláží) i vnější prostory (např. připojení k Internetu), propojení s drátovými LAN
  • norma IEEE 802.11 (1997)
  • standardy

TODO tabulka Maximální rychlost Standard

Pásmo [GHz]

původní IEEE 802.11

2,4

2

IEEE 802.11a

5

54

IEEE 802.11b

2,4

11

IEEE 802.11g

2,4

54

IEEE 802.11n

2,4 nebo 5

600

IEEE 802.11ac

2,4 nebo 5

1800

[Mbit/s]

zdroj: Wikipedia

Wi-Fi

  • Konfigurace (topologie)
  • ad-hoc - přímá komunikace mezi stanicemi
  • infrastrukturní - stanice komunikují jen prostřednictvím přístupového bodu (AP) (nejdříve asociace a autorizace)
  • Přenosové médium
  • rádiové vlny
  • 2,4 GHz (802.11b/g/n),
  • 5 GHz (802.11a/n)

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

Bezdrátové personální sítě (WPAN) – Bluetooth

  • projekt „Blue Tooth“, Ericsson, 1994,
  • bezdrátová komunikace mezi různorodými zařízeními (počítače, mobilní telefony, PDA, dig. fotoaparáty, kamery aj.)
  • rádiové vlny 2,4 GHz, přenosová rychlost 1 nebo 2 Mb/s, max. 10 m (s opakovači do 100 m)
  • norma IEEE 802.15
  • piconet – ad-hoc síť, kde jedna radiová stanice působí jako řídicí (master)

a může simultánně obsloužit až 7 podřízených (slave) zařízení (další jsou tzv. parkující)

  • scatternet – vytvoří se, jestliže jeden slave je součástí více piconet
  • komunikace po kanálech s pseudo-náhodnými skoky

Bluetooth

  • odlišná protokolová architektura
  • fyzická (Bluetooth radio, podvrstvy Radio a Baseband)
  • linková
  • vyšší (identifikace a možnosti zařízení, podpora služeb, protokoly SDP, RFCOMM, TCS BIN, WAE/WAP)

zdroj: http://flylib.com/

Propojování sítí

Propojování sítí

  • důvody
  • optimalizace provozu
  • zvýšení dosahu
  • ekonomické důvody
  • bezpečnostní důvody
  • propojování na různé úrovni
  • fyzická
  • linková
  • síťová
  • aplikační

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Propojování na úrovni fyzické vrstvy

  • opakovače - zařízení si lze představit jako jednoduchý digitální zesilovač, který si všímá jednotlivých

přenášených bitů, ale jeho inteligence již nesahá tak daleko, aby chápal, co tyto bity znamenají

  • počet opakovačů v Ethernetu
  • maximálně dva opakovače mezi libovolnými uzly

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Propojování na úrovni linkové vrstvy

  • propojovací zařízení – most (obvykle 2 porty, switch víceportové zařízení)
  • pozná, která data „patří k sobě“, tj. tvoří jeden přenosový rámec
  • rozumí formátu tohoto rámce
  • odvodí si, od koho rámec pochází a komu je určen
  • má vnitřní paměť pro uložení rámce
  • adresování se učí automaticky z procházejícího provozu
  • způsoby přeposílání rámců
  • „store and forward“ - rámec z jednoho rozhraní přijmou, uloží si do vyrovnávací paměti,

prozkoumají jeho hlavičky, a následně odvysílají do příslušného rozhraní.

  • „cut-through switching“ – k analýze hlaviček dochází, jakmile dorazí začátek rámce a poté se rámec ihned odesílá příjemci

Propojování na úrovni síťové vrstvy

  • směrovač (router)
  • musí znát topologii celé sítě
  • provádí směrování
  • neadaptivní – nepřizpůsobuje se změnám v sítí
  • adaptivní – reaguje na změny v síti
  • je viditelný pro ostatní uzly

zdroj: J. Peterka - Principy počítačových sítí

Internet

Historie Internetu

  • počátky v USA, 50. léta 20. století
  • snaha o vybudování decentralizované sítě odolné útoku
  • Síť ARPANET
  • finanční grant agentury ARPA (Advanced Research Projects Agency) ministerstva obrany USA
  • síť založená na výměně paketů - nový přístup
  • data jsou rozdělena do packetů
  • jeden komunikační kanál může být v jednom okamžiku používán více počítači

ARPANET

  • původně používala komunikační protokol NCP (Network Control Program)
  • ARPANET poskytoval tyto služby:
  • e-mail
  • přenos souborů
  • přenos hlasu - předchůdce dnešního Voice over IP; nefungovalo dobře
  • později byl NCP nahrazen TCP/IP
  • rok 1988: uvolnění ARPANETu pro komerční účely

Internet v Česku

  • 13. února 1992, se Česká a Slovenská federativní republika oficiálně připojila k internetu
  • první reálné internetové připojení s rychlostí 19,2 kb/s získalo ČVUT díky podpoře George Mellon Foundation
  • fyzicky spojení mířilo z Prahy do Lince a kromě připojení k internetu sloužila linka k

využití další univerzitní sítě BITNET, která fungovala s využitím jiných technologií a spojovala přibližně 500 vysokých škol

  • používané služby: e-mail, FTP, Gopher
  • 1993 CESNET zahájil provoz české páteřní akademické sítě
  • 2000 CESNET prodal komerční síť telekomunikačnímu operátorovi Contactel a o rok

později i díky utrženým 645 milionům korun zprovoznil síť CESNET 2 s rychlostí jeden gigabit

  • 2010 CESNET v rámci akademické sítě testuje datové přenosy o rychlosti 100 gigabitů za sekundu

Referenční model TCP/IP

Síťová vrstva

Síťová vrstva

  • základním úkolem síťové vrstvy je doručení dat ve formě paketu do „vzdálenějších“ uzlů
  • síťová vrstva musí vědět, jaká je topologie sítě (tj. množinu směrovačů a propojení mezi nimi) a podle ní vybrat vhodnou cestu = směrování

linková vrstva

síťová vrstva

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

Směrování

  • hledání cesty ke koncovému příjemci
  • směrování
  • přímé
  • přenos paket mezi dvěma uzly v rámci stejné sítě = předání linkové vrstvě
  • nepřímé
  • koncový příjemce se nenachází ve stejné síti, jako právě odesílající uzel
  • postupného předávání paketu sousednímu uzlu (směrovači) tak dlouho, dokud se paket nedostane ke svému cíli

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

Směrovací tabulky

  • směrovače si v nich udržují potřebné informace
  • jsou v nich informace o cílové síti nikoliv o všech uzlech v těchto sítích
  • směrování
  • neadaptivní - obsah směrovacích tabulek (směrovačů) je dán apriorně a nemění se
  • adaptivní - směrovací tabulky směrovačů jsou na počátku nějak nastaveny,

ale jejich obsah se průběžně aktualizuje, tak aby odrážel topologii soustavy sítí a reagoval na její změny

Druhy směrování

  • centralizované - rozhodování o volbě nejvhodnější cesty provádí jeden centrální prvek
  • izolované - rozhodují jednotlivé směrovače, aniž by přitom spolupracovaly s ostatními
  • záplavové směrování
  • směrování metodou horké brambory
  • náhodné směrování
  • metoda zpětného učení
  • distribuované - celé rozhodování je rozděleno (distribuováno) mezi jednotlivé uzly, které na něm spolupracují
  • vector-distance - sousední směrovače si mezi sebou vyměňují celé své směrovací tabulky,

i s jejich obsahem (tyto údaje se používají pro vlastní výpočet vzdálenosti uzlů)

  • link-state - každý směrovač uzel rozešle při změně do sítě informaci o tom,

kdo jsou jeho sousedé a zda jsou pro něj dosažitelní (zda spojení mezi nimi funguje)

IP protokol

  • poskytuje „nespolehlivou“ nespojovanou službu – nevytváří spojení, nepotvrzuje příjem paketů
  • spojuje lokální sítě do celosvětové sítě Internet
  • síťové rozhraní uzlu má alespoň jednu síťovou IP adresu

IP paket (datagram)

  • základní jednotka dat přenášených IP
  • záhlaví 20 B povinných položek + volitelné položky, data, max. délka 64kB

zdroj: http://zam.opf.slu.cz/

IP adresa

  • 32bitové číslo, zapisované po jednotlivých bajtech, oddělených tečkami, např. 192.168.48.39
  • brzy vzniká problém s vyčerpáním IP adres
  • 32bitová IP adresa dovoluje identifikovat 2^32=4 294 967 296 síťových rozhraní
  • řešení:
  • rozdělení na třídy (Two-level Classful Hierarchy)
  • rozdělení na subsítě (Subset Address Hierarchy)
  • dynamické přidělování adres

Třídy IP adres (1)

  • adresní prostor je proto rozdělen do tříd A, B, C
  • IP adresa je rozdělena na adresu sítě a na adresu rozhraní
  • každá třída definuje, která část adresy určuje síť a která rozhraní
  • třídu určuje prefix IP adresy
  • prefix pak vymezuje interval přípustných hodnot 1. bytu

Třídy IP adres (2)

  • Třída A
  • prefix 0, první byte: 0-127
  • 27-2=126 sítí (dvě adresy sítě jsou rezervované)
  • 224-2=16 777 214 rozhraní (dvě adresy rozhraní jsou rezervované)
  • adresy této třídy jsou již vyčerpané
  • Třída B
  • prefix 10, první byte: 128-191
  • 214-2=16 382 sítí
  • 216-2=65 534 rozhraní
  • adresy této třídy používají např. univerzity
  • Třída C
  • prefix 110, první byte: 192-223
  • 221-2=2 097 150 sítí
  • 28-2=254 rozhraní
  • adresy této třídy jsou nejběžnější

Podsítě

  • od roku 1993 se pak začal používat tzv. Classless Inter-Domain Routing (CIDR)
  • adresa se skládá z:
  • adresy subsítě
  • adresy uzlu
  • síťová maska - hranici mezi adresou sítě a počítače
  • v binárním tvaru obsahuje
    • 1 tam, kde se v adrese nachází subsíť,
    • 0 tam, kde je uzel
  • určení adresy sítě - bitový součin IP adresy a síťové masky
  • počet uzlů v síti = 2 (počet 0 v masce) − 2
  • notace sítě spolu s maskou - adresa sítě/maska, např. 158.194.0.0/255.255.0.0
  • CIDR formát (Classless Inter-Domain Routing), např. 158.194.0.0/16

IP protokol verze 6

  • nahrazuje starý IPv4
  • IP adresa je 128bitové číslo
  • počet adres: 2128 (zhruba 3,4×1038) adres, což odpovídá počtu 5×1028 adres pro každého z 6,5 miliardy dnes žijících lidí
  • IPv6 adresy s obvykle zapisují jako osm skupin čtyř hexadecimálních číslic 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334

Transportní vrstva

Transportní vrstva

  • hlavním úkolem transportní vrstvy je zajišťovat vzájemnou komunikaci koncových uzlů
  • první vrstvou, se kterou se setkáme pouze v koncových uzlech sítě, ale nikoli v jejích vnitřních uzlech
  • první vrstva, která v rámci uzlu rozlišuje jednotlivé entity (procesy), prostřednictvím tzv. portů

Protokoly

  • nejznámější Internetové protokoly v transportní vrstvě jsou:
  • UDP (User Datagram Protocol) - je pouze jednouchou nadstavbou nad protokolem IP a funguje stejně jako on (tj. nespojovaně a nespolehlivě)
  • TCP (Transmission Control Protocol) - je už složitější nadstavbou nad protokolem IP, a mění jeho způsob fungování - na spojitý a spolehlivý

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

TCP

  • poskytuje spojovanou „spolehlivou” službu, řeší:
  • navázání, udržování a ukončení spojení
  • potvrzování přijetí dat (tzv. pozitivní potvrzování)
  • vyžádání opakování přenosu ztracených nebo poškozených dat,
  • zaručení správného pořadí bytů dat
  • adaptivní přizpůsobení parametrů protokolu podle stavu spojení
  • řízení toku dat pomocí bufferů a posuvného okna a průchodnosti přenosové cesty (zahlcení sítě)

UDP

  • poskytuje nespojovanou (datagramovou) „nespolehlivou“ službu - data odeslána,

nezaručuje se doručení ani znovuzasílání ztracených nebo poškozených dat (ponecháno na vyšším protokolu)

  • vyšší výkon a rychlost přenosu dat než u TCP, za cenu „nespolehlivosti”
  • využití u streamování multimediálního obsahu
  • oproti TCP může být příjemcem skupina uzlů, tj. IP adresa příjemce může být všesměrová

(např. u DHCP) nebo skupinová (multicast, typicky u streamování multimediálního obsahu)

Rozlišování jednotlivých příjemců a odesilatelů

  • transportní vrstva k adresování používá koncept, založený na představě „přechodových bodů“ mezi transportní vrstvou a vrstvou bezprostředně vyšší
  • přechodové body jsou obecně obousměrné (lze si je představit jako dvě samostatné fronty s opačným “směrem”)
  • v prostředí TCP/IP se přechodové body nazývají porty

zdroj: J. Peterka – Báječný svět počítačových sítí

Dobře známé porty

  • portům, jejichž význam je dopředu stanoven, se v TCP/IP říká dobře známé porty
  • jde obecně o porty v rozsahu od 0 do 1023
  • příslušnou konvenci spravuje orgán jménem IANA (Internet Assigned Numbers Autority)

tabulka PORT #

POPIS

21

FTP

23

Telnet

25

SMTP

69

TFTP

70

Gopher

80

HTTP

110

POP3

143

IMAP

DNS

DNS

  • hierarchický systém doménových jmen, který je realizován servery DNS a protokolem stejného jména, kterým si vyměňují informace.
  • hlavním úkolem a příčinou vzniku jsou vzájemné převody doménových jmen a IP adres uzlů sítě
  • doménové jméno, např. www.upol.cz
    • kořenová doména (0. řádu)
    • domény nejvyšší úrovně (TLD, 1. řádu)
    • domény k-tého řádu
    • hostitel

Doménová jména

1. řádu (Top-level Domains - TLD):

  • generické domény (gTLD), např.:
  • edu … vzdělávací instituce
  • com …komerční sféra
  • net … síťové instituce
  • gov … vláda USA
  • org … ostatní instituce
  • domény státních území (ccTLD), např.:
  • cz … Česká republika
  • eu … Evropská unie
  • uk … Velká Británie
  • fr … Francie
  • us … USA
  • domény 1. řádu přiděluje ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)
  • za přidělování domény 2. řádu je zodpovědný správce dané domény 1. řádu, atd.

DNS servery

DNS služba je založena na architektuře klient/server … klient žádá DNS server o překlad symbolického jména na IP adresu DNS servery:

  • Autoritativní
  • jsou na něm trvale uloženy záznamy k dané doméně/zóně
  • je jich obvykle více (minimálně dva - primární a sekundární, ale běžně i více)
  • jsou obvykle provozovány registrátorem domény nebo poskytovatelem webhostingu.
  • Rekurzivní (caching only) server
  • na server se se svými dotazy obracejí klientská zařízení (počítač, mobil aj.)
  • server pro ně příslušný záznam získá rekurzivními dotazy u autoritativních DNS serverů
  • po stanovenou dobu (definovanou pomocí parametru TTL) má záznamy uloženy v cache,

aby mohl odpovídat klientům rychleji a šetřil zatížení serverů autoritativních

  • server obvykle provozuje ISP (poskytovatel připojení k internetu)
  • serverů může být na klientu definováno více na různých IP adresách

Překlad symbolického jména na IP adresu

Obrazek! 1. klient se dotáže nejbližšího DNS serveru (např. DNS server poskytovatele připojení) 2. DNS server zná odpověď (tzn., že počítač buď leží v doméně tohoto serveru nebo má odpověď uloženou ve vyrovnávací paměti), předá ji klientovi 3. DNS server nezná odpověď, pak existují dvě možnosti:

  • server odkáže klienta na DNS server, který je výše v hierarchii (v doméně nižšího řádu) - nerekurzivní metoda
  • pokusí se sám najít IP adresu - rekurzivní metoda

zdroj: cs.wikipedia.org

Reverzní překlad

  • kromě přímého překladu (symbolické jméno na IP adresu) poskytují DNS servery také zpětný překlad (IP adresa na symbolické jméno)
  • při vkládání dat pro zpětné dotazy bylo ale třeba vyřešit problém s opačným uspořádáním IP adresy a doménového jména.
  • tento nesoulad řeší DNS tak, že při reverzních dotazech obrací pořadí bajtů v adrese.
  • k obrácené adrese pak připojí doménu in-addr.arpa a výsledné „jméno“ pak vyhledává standardním postupem.

Aplikační vrstva

Elektronická pošta

  • poštovní adresa jiri.zacpal@upol.cz
  • princip:

Odesilatel pomocí programu, který nazývá poštovní klient – MUA, napíše dopis, který MUA elektronicky předá poště – MTA, což je typicky systémový proces, který běží na poštovním serveru. Úkolem MTA je doručit dopis na poštu – MTA adresáta. K tomu je využíván protokol SMTP. Na MTA adresáta umístí program pro lokální doručování – Mail Delivery Agent (MDA), dopis do do adresátovy poštovní schránky (mailboxu), případně jej MDA může přímo automaticky zpracovávat (ukládat přílohy, odpovídat, spouštět různé aplikace pro zpracování apod.). Z poštovní schránky si jej adresát může kdykoliv vyzvednout. K tomu se nejčastěji požívají protokoly POP3 nebo IMAP.

World Wide Web

  • vlastnosti:
  • hypertextový
  • bezstavový
  • je tvořen klientem – prohlížečem, který je nainstalován na uživatelově počítači, a serverem, což je počítač připojený k Internetu, na kterém jsou umístěny webové stránky
  • komunikace mezi klientem a serverem probíhá pomocí HTTP (HyperText Transfer Protocol)
  • každá webová stránka je určena svým URL:

protokol://přihlašovací_jméno:heslo@hostitel.doména:port/cesta http://phoenix.inf.upol.cz/~zacpalj/zp2.html

zdroj: www.kosek.cz

Podrobnější informace

  • P. Příhoda: Počítačové sítě
  • Andrew S. Tanenbauma Computer Networks.

Příště

  • Základy databázových systémů a zpracování dat
  • Studijní texty:
  • Connolly T., Begg C.: Database Systems. A Practical Approach to Design, Implementation and Management, 3rd edition. Addison Wesley, 2002. 0-201-70857-4
  • Pokorný J.: Databázové systémy a jejich použití v informačních systémech. Academia, 1992. 80-200-0177-8
  • Hector Garcia-Molina, Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom: Database Systems:The Complete Book
YUDIT/yudit_prednaska_04_pocitacove_site.txt · Last modified: 2015/01/30 07:11 (external edit)
CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0