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====== [[cs>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 [[cs>Server|server]]ového 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 [[cs>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 ([[cs>MAN]]) * propojení a „prodloužení“ několika LAN, účelem přenosové sítě, charakterem lokální v rámci města (desítky km) * Rozlehlá počítačová síť ([[cs>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====== [[cs>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====== [[cs>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. * [[cs>MAC]], která řeší problémy s přístupem ke sdílené přenosové lince ======Referenční model ISO OSI====== [[cs>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====== [[cs>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====== [[cs>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 [[http://ietf.org|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 * [[cs>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====== * [[cs>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 [[cs>VoIP|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: * [[cs>UDP]] (User Datagram Protocol) - je pouze jednouchou nadstavbou nad protokolem IP a funguje stejně jako on (tj. nespojovaně a nespolehlivě) * [[cs>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. [[isbn>0-201-70857-4]] * Pokorný J.: Databázové systémy a jejich použití v informačních systémech. Academia, 1992. [[isbn>80-200-0177-8]] * Hector Garcia-Molina, Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom: Database Systems:The Complete Book