Obsah. Úvod 21 Proč vlastně sítě První vydání Struktura knihy v kostce Poděkování Druhé vydání... 23

Transkript

1 Obsah 5 Úvod 21 Proč vlastně sítě První vydání Struktura knihy v kostce Poděkování Druhé vydání Kapitola 1 Historie Internetu Historie TCP/IP Milníky vývoje Internetu a TCP/IP Velká jména Internetu Internet Dokumenty k Internetu a TCP/IP Poznámka na okraj: testování Velikost Internetu? Internet a budoucnost Širší kontext Kapitola 2 Principy síťových architektur Analogie Síťová architektura Referenční model OSI Vrstvový referenční model Komunikace Entity Funkce Služby Protokoly Protokolové datové jednotky Popis vrstev referenčního modelu OSI Aplikační vrstva (vrstva 7) Prezentační vrstva (vrstva 6) Relační vrstva (vrstva 5) Transportní vrstva (vrstva 4) Síťová vrstva (vrstva 3) Spojová vrstva (vrstva 2) Fyzická vrstva (vrstva 1) NIC a vrstvy... 58

2 6 TCP/IP v kostce 2.5 Funkce společné více vrstvám Fragmentace a segmentace Komunikace se spojením a bez spojení Adresace Adresy logické Adresy fyzické Mapování adres Adresa protokolů Řízení toku Typy systémů v rámci síťové architektury Základy datové komunikace Kódování a vyjádření dat Synchronní a asynchronní přenos dat Rychlost Zpoždění a šířka pásma Techniky mnohonásobného přístupu Přenosové prostředky Okruhy Multiplexory a koncentrátory Měniče signálů Přepojování okruhů a paketů Síťová terminologie Přenosové cesty Symetrický kabel Koaxiální kabel Optické kabely Strukturovaná kabeláž Návrh sítě a architektura Firemní síťová architektura a její rozvoj Návrh a budování podnikové lokální sítě Znalost podnikové sítě Modernizace sítě Charakteristiky sítí Kapitola 3 Architektura TCP/IP Vrstvový model TCP/IP Komunikace přímá a přes komplexní síť Rozhraní Softwarový pohled Vrstva síťového rozhraní Vrstva internetu Transportní vrstva Aplikační vrstva Příklad zapouzdření TCP/IP jako pevný základ Internetu... 93

3 7 3.3 Centralizovaný versus decentralizovaný model sítě Aplikace P2P Přechod k decentralizaci Kapitola 4 Vrstva síťového rozhraní Lokální sítě Charakteristiky lokálních sítí Topologie lokálních sítí Hvězda Strom Sběrnice Kruh Síť s smyčkami Vrstvová architektura lokálních sítí Adresa MAC Kanonický tvar adres Funkční adresy Řízení logického spoje (LLC) Protokol SNAP Typy lokálních sítí Ethernet Metoda komunikace v Ethernetu: CSMA/CD Fyzické řešení Ethernetu Topologická omezení Ethernetu Gigabitový Ethernet Přehled existujících specifikací Výběr režimů práce Ethernetu Výkonnost Ethernetu Agregace spojů pro zvýšení šířky pásma Formáty rámce Ethernet a IEEE Zapouzdření LLC/SNAP MTU a fragmentace Napájení po Ethernetu Token Ring Fyzická vrstva Token Ring Vysokorychlostní Token Ring Výkonnost sítě Token Ring Formát rámce Token Ring FDDI Fyzické charakteristiky FDDI Topologie sítě FDDI Formát rámce FDDI Bezdrátové lokální sítě: WLAN Klasifikace bezdrátových sítí Konfigurace WLAN Přístup k přenosovému prostředí: CSMA/CA Fyzická vrstva WLAN

4 8 TCP/IP v kostce b a g Doplňky WLAN Bezdrátové sítě s malým dosahem: WPAN Úložné sítě: SAN Fibre Channel SAN založené na IP: iscsi, FCIP, ifcp Nestandardní lokální přenosová prostředí Metropolitní sítě Bezdrátové metropolitní sítě WiMAX MAC Fyzická vrstva Rozlehlé sítě DTE-DCE Spojové protokoly SLIP: Serial Line Internet Protocol HDLC: High Data Link Control Formát rámce HDLC PPP: Point to Point Protocol Autentizace PPP Formát rámce PPP Rozšíření protokolu PPP PPP přes různé typy sítí Komprese PPP Přepojování okruhů vs přepojování paketů Sítě s přepojováním okruhů ISDN Paketové sítě a virtuální okruhy WAN versus LAN Služba se spojením Paketová síť X Chybové řízení X Frame Relay Protokol LAPF Signalizace ve Frame Relay: LMI Zapouzdření datagramů pro Frame Relay Pevné a přepínané okruhy pro Frame Relay Mapování adres Parametry Frame Relay Síť ATM Architektura ATM Signalizace v ATM Směrování v ATM Formát buňky ATM Kvalita služeb IP přes ATM

5 Emulace lokálních sítí MPOA Klasický protokol IP po ATM MARS Zefektivnění provozu ve WAN Optické sítě SONET/SDH WDM v optických sítích IP přes optickou síť (IPoDWDM) Datová komprese Algoritmy datové komprese Kapitola 5 Vrstva síťová Protokol IP verze Verze IP Formát datagramu IP verze Fragmentace a MTU Pořadí vysílání oktetů Zpracování přijatých datagramů Adresace IP Typy adres Třídy (formáty) adres Rezervované adresy Soukromé sítě Podsíťové adresy Masky podsítě Počet podsítí a stanic v nich Příklady podsíťování Výhody podsíťování VLSM CIDR Směrovače a IP adresy Přečíslování Speciální prefixy pro dvoubodové spoje Překlad adres: NAT Nepříjemnosti s NAT Realm-specific IP: RSIP Všeobecné a skupinové vysílání v IP sítích Komunikace ve skupině Protokol správy skupin: IGMP Zprávy IGMP Protokoly mapování adres Protokol ARP Rámce ARP Protokol RARP

6 10 TCP/IP v kostce 5.5 Protokol řídicích hlášení ICMP Formát datagramu a typy zpráv ICMP Ping Dostupnost v různém podání Porozumění významu ping Příkaz ping Traceroute Příkaz traceroute Základní diagnostika v IP sítích Směrování IP: ICMP router discovery a redirect ICMP Router Discovery Protocol: IRDP ICMP redirect a směrovače Protokol VRRP Protokol nové generace IP verze Proč stále můžeme používat IPv Adresace v protokolu IP verze Funkce adresy Typy adres IPv Adresa individuální Skupinová adresa Adresa rozhraní ve skupině Krácení adres IPv Podpora adres Implicitní výběr adres pro IPv Automatická konfigurace Datagram IP verze Povinné záhlaví Volitelná záhlaví Bezpečnost v IPv Překlad adres: NAT Rozdíly mezi verzí 4 a 6 protokolu IP ICMP verze Obdoba IGMP u IPv Obdoba ARP v IPv Výhody IPv Nasazování IPv Propojení sítí IPv4 a IPv Komprese dat v IP datagramech IP podporující mobilní uživatele: Mobilní IP Mechanizmy práce mobilního IP Registrace u agentů Autentizace mobilního uzlu Směrování v mobilním IP Tunelování v mobilním IP Zapouzdření IP v IP Minimální zapouzdření Mobilní IPv Předávání mobilních uzlů

7 Optimalizace směrování pro mobilní IP Rozdíly mezi řešením mobility u IPv4 a IPv Budoucnost mobilního IP Mobilita sítí Mikromobilita MANET Směrování v MANET Kvalita služby: QoS QoS v různých síťových technologiích Parametry QoS Ztráta paketů Zpoždění Kolísání zpoždění Rezervace prostředků versus upřednostňování v IP sítích Protokol rezervace prostředků: RSVP Diff-Serv Rozdíly mezi IntServ a DiffServ Otevřené otázky Přepínání značek: MPLS Formát značky Cesty MPLS sítí Signalizace v MPLS MPLS na vrstvě Kapitola 6 Propojování sítí s protokolem IP Směrování v sítích Přímé a nepřímé směrování Směrovací tabulky Procesy na směrovači Spolupráce směrovačů a konvergence sítě Další prostředky propojování sítí Opakovače Topologie sítě Mosty Typy mostů Transparentní mosty Source route bridging (SRB) Uplatnění mostů Přepínače Režimy přepínání Přepínané lokální sítě Spanning Tree Protocol (STP) Virtuální lokální síť Typy VLAN Informace o členství v síti Výhody virtuálních lokálních sítí

8 12 TCP/IP v kostce Spolupráce DHCP s VLAN Podpora skupinových adres v přepínačích Brány Směrování v sítích s IPv Směrovatelné a směrovací protokoly Práce směrovače Všeobecné a skupinové vysílání Implicitní síť Zpracování datagramů Spojová vrstva směrovače Porovnání směrovačů a přepínačů/mostů Statické směrování Dynamické směrování Metrika Autonomní systémy Vnitřní a vnější směrovací protokoly Směrovací algoritmy Algoritmus vektorů vzdáleností Směrovací smyčky Algoritmus stavu spojů IP směrovací protokoly Routing Information Protocol Směrovací tabulka Výměna směrovacích informací Obrana proti smyčkám Nevýhody RIP RIP verze Uplatnění RIP Interior Gateway Routing Protocol Enhanced Interior Gateway Routing Protocol Open Shortest Path First Metrika OSPF Oblasti OSPF Topologická databáze Pověřený směrovač Hello protokol Zprávy OSPF Typy LSA Formát LSA OSPF versus RIP Protokol IS-IS Adresy Terminologie OSI Směrovací protokol IS-IS versus OSPF Vnější směrovací protokoly Exterior Gateway Protocol

9 Border Gateway Protocol Komunikace v rámci BGP Typy zpráv BGP ibgp a ebgp Metrika Směrovací protokoly podporující skupinové vysílání Složky skupinového vysílání Adresace skupin Registrace do skupin Úkoly směrovače Požadavky na efektivní skupinové vysílání Mechanizmy RPF a RPM Skupinové směrovací protokoly DVMPR MOSPF PIM CBT MBONE ASM versus SSM Spolehlivé skupinové vysílání Hierarchie směrovacích protokolů pro IP Směrování podporující IPv Multihoming Výkonnost a další otázky směrování v IP sítích Redistribuce směrovacích informací Zálohování směrovače Zátěž směrovače a zátěž sítě Kapitola 7 Transportní vrstva Porty Kategorie portů podle čísel Porty a operační system Socket Transmission Control Protocol Funkce TCP Spojení TCP Segment TCP Pseudozáhlaví MSS Fáze spojení TCP Navázání spojení Přenos dat Ukončení spojení Řízení toku TCP Velikost okna Klouzající okno Syndrom hloupého okna

10 14 TCP/IP v kostce Potvrzování a opětovné vysílání Adaptivní algoritmus opětovného vysílání Řízení zátěže sítě Snížení velikosti okna Pomalý start Rychlé opětovné vysílání a rychlé zotavení Aktivní řízení front Implementace TCP Výkonnost TCP TCP v bezdrátových sítích TCP přes satelit User Datagram Protocol Formát datagramu UDP Kontrolní součet a fragmentace Čísla portů Transport pro streaming media: RTP, RTCP a SCTP Transportní protokoly pro přenosy v reálném čase Real-time Transport Protocol: RTP Komprese RTP Real-time Transport Control Protocol: RTCP Stream Control Transmission Protocol: SCTP Kapitola 8 Aplikační vrstva Kategorie aplikačních protokolů Uživatelské aplikace Administrativní aplikace Postavení směrovacích protokolů Vzdálený terminál: TELNET Klient a server TELNET Vlastnosti TELNET Spolehlivý přenos souborů: protokol FTP Základní vlastnosti FTP Komunikace klient-server Spojení FTP Komunikace pomocí FTP Autentizace pro FTP Jednoduchý přenos souborů: protokol TFTP Sdílení souborů: systém NFS Subsystémy RPC a XDR Remote Procedure Call: RPC External Data Representation: XDR Elektronická pošta: protokoly SMTP, POP a IMAP Formát zprávy elektronické pošty Formát adresy elektronické pošty Systém elektronické pošty MTA

11 MDA MUA MRA Kopírování zpráv a diskusní skupiny Přístup k poštovní schránce Rozšíření SMTP Bezpečnost elektronické pošty PEM PGP S/MIME Mapování jmen a adres: systém DNS Hierarchie domén Přidělování domén Mapování doménových jmen na IP adresy Kořenové servery Zprávy a operace v DNS Bezpečnost DNS DNS a P2P Start systému: protokol BOOTP Počáteční konfigurace: protokol DHCP Přidělování adres Komunikace DHCP Implementace DHCP WWW a HTTP Prvky Cookies Správa webových dokumentů Komunikace po HTTP Identifikace umístění Bezpečnost HTTP HTML a další programovací jazyky pro P2P versus webové služby Gopher Finger Whois Čas na síti: protokol NTP Tisk na síti: protokol IPP Přenos zpráv: protokol NNTP Interaktivní komunikace: IRC a ICQ Multimédia a přenosy v reálném čase Normy pro multimédia JPEG MPEG H.26x T Principy multimediálních přenosů Podpora multimédií a přenosů v reálném čase na Internetu

12 16 TCP/IP v kostce Streaming media Formáty médií Architektura streaming media Protokol RTSP Kvalita služeb pro streaming media Formáty streaming media Navazování relací: protokol SIP Klienti a servery SIP Adresace Kvalita služby a bezpečnost Využití SIP SIP pro mobilní a bezdrátové aplikace Služba instant messaging a ověřování přítomnosti Protokol SIMPLE Protokol XMPP Spolupráce mezi SIP a telefonní sítí Hlas po IP: VoIP Zařízení pro VoIP Kvalita služby a VoIP Transportní protokoly Hlasové kodeky Formát hlasových paketů Signalizace a řízení H Kódování Prvky H Kapitola 9 Management IP sítí Organizace a architektura managementu Struktura informací pro management a jejich databáze Identifikátor objektu a MIB II Definice řízených objektů Typy řízených objektů a hodnoty Přístup k objektům a status objektů Protokol managementu SNMP Protokol managementu SNMP verze Operace protokolu SNMP Transportní služba pro SNMP SNMP a TCP Výhody SNMP Správní model a bezpečnost managementu SNMP verze SNMP verze SNMP verze Současná norma managementu IP sítí Rozšiřitelnost agentů

13 Vzdálené monitorování: RMON Funkční skupiny RMON MIB RMON Monitorování přepínačů: SMON Kapitola 10 Bezpečnost sítí s IP Bezpečnost sítě Zranitelná místa sítě Systémy na detekci útoků Bezpečnostní politika Útoky na bezpečnost sítě Útoky falešnou identitou zdroje Útoky na přístupová hesla Útoky postřednictvím odposlechu Neautorizovaná distribuce citlivých informací Útoky vedoucí k odmítnutí služby Techniky DDoS Zneužití reflektorů Obrana proti DDoS Útoky na úrovni aplikací Útoky na servery DNS a směrovače Obrana proti útokům Bezpečnost podnikové sítě Firewall Funkce firewall Filtrace paketů - bezestavová Proxy Stavová inspekce Konfigurace sítě a bezpečnost Šifrování Šifrování soukromým klíčem (symetrické) DES AES Kerberos Šifrování veřejným klíčem (asymetrické) Diffie-Hellman RSA Digitální podpisy a certifikáty Otisky zprávy Infrastruktura veřejného klíče Pretty Good Privacy Řízení přístupu Autentizace Kategorie autentizačních metod Autorizace a účtování TACACS RADIUS Diameter

14 18 TCP/IP v kostce Secure Shell (SSH) S/KEY a OTP Bezpečnostní architektura IP: IPSec Bezpečnostní asociace Protokol AH Protokol ESP Režim tunelu a transportu Správa asociací a klíčů IKE IPsec a NAT Bezpečnost na vyšších vrstvách: TLS a SSL SSL SSL versus IPSec TLS Virtuální privátní sítě Typy VPN Základní prvky IP VPN Adresace ve VPN IP VPN a MTU Modely VPN Tunely Rozdělené tunelování Tunelování na různých vrstvách Tunelování na druhé vrstvě GRE Layer 2 Tunneling Protocol VPN na bázi MPLS L3VPN na bázi MPLS L2VPN na bázi MPLS VPN na bázi SSL Bezpečnost IP VPN IPSec versus SSL SSH QoS a bezpečnost VPN Příloha A Organizace Internetu 555 A.1 ISOC A.2 IAB A.3 IETF A.3.1 Tvorba specifikací: RFC A.4 IESG A.5 IRTF A.6 IANA A.7 ICANN

15 19 Příloha B Přehled nejdůležitějších RFC 563 B.1 Normalizované protokoly B.2 Přehled Informačních RFC typu FYI B.3 Přehled RFC prohlášených za Best Current Practice (BCP) Příloha C Doporučené zdroje 573 C.1 Normalizační organizace C.2 Zájmové skupiny C.3 Projekty Internetu C.4 Organizace kolem Internetu C.5 Knihy Příloha D Přehled zkratek 577 Příloha E Užitečná čísla 589 E.1 Přehled rychlostí E.2 Přehled předpon E.3 Logické operace E.4 Označení seskupení bitů E.5 Převodní tabulka E.6 Známá čísla u IP E.6.1 Skupinové adresy IPv E.6.2 Známá čísla protokolů a portů E Čísla protokolů E Čísla portů Příloha F E-infrastruktura CESNET 601 F.1 Služby e-infrastruktury CESNET a jejich využití F.2 Komunikační infrastruktura síť CESNET F.3 Infrastruktura pro propojování výpočetních prostředků MetaCentrum F.4 Infrastruktura datových úložišť F.5 Prostředí pro spolupráci F.6 Bezpečnost e-infrastruktury CESNET F.7 Autentizační a autorizační infrastruktura Odkazy 610 Rejstřík 611