Počítačové sítě. studijní materiály pro studenty SPŠ Hradec Králové

Transkript

1 Počítačové sítě studijní materiály pro studenty SPŠ Hradec Králové 24. února 2004

2 Download formát HTML (zip) formát pdf formát ps (PostScript) 1

3 Obsah 1 Úvod - základní pojmy Základy sítí Typy sítí Síťové pojmy Historie Internetu Historie TCP/IP Základní data vývoje Internetu a TCP/IP Velká jména Internetu Principy síťových architektur Síťové protokoly Referenční model OSI Fyzická vrstva Linková vrstva Síťová vrstva Transportní vrstva Relační vrstva Prezentační vrstva Aplikační vrstva Způsoby přenosu informací Synchronní přenos Paketový přenos Asynchronní přenos Virtuální okruh Pevné a komutované virtuální okruhy Architektura TCP/IP Vrstva síťového rozhraní - network interface Vrstva mezisíťová - internet layer Transportní vrstva Aplikační vrstva Vrstva síťového rozhraní Sériové linky Nulový modem Modemy Digitální okruhy euroisdn LAN - lokální sítě Strukturovaná kabeláž Ethernet Ethernet 10 Mbps Fast Ethernet 100 Mbps Gigabitový Ethernet 1 Gbps WAN - rozlehlé sítě

4 5.5.1 SLIP protokol PPP protokol Síťová vrstva IP protokol IP datagram Protokol ICMP Protokoly ARP a RARP IP adresa Síť - historická epocha I Síť - historická epocha II IP-adresy v intranetu Dynamicky přidělované adresy Směrování Předávání a filtrace Směrování Manipulace se směrovacími tabulkami Transportní vrstva Protokol TCP - Transmision Control Protocol TCP segment Navázání a ukončení spojení protokolem TCP Navazování spojení Ukončování spojení Protokol UDP Aplikační vrstva Služba DNS Domény a subdomény Reverzní domény Dotazy Resolver Name server Implementace jmenného serveru - program named A CNAME NS MX PTR $ORIGIN DHCP server Mechanismus DHCP Server DHCP FTP server Spolupráce serveru s klientem Konfigurace wu-ftpd Příklady konfigurace Bezpečnost sítí s IP 91 3

5 Kapitola 1 Úvod - základní pojmy 1.1 Základy sítí 1.2 Typy sítí 1.3 Síťové pojmy 4

6 Kapitola 2 Historie Internetu 2.1 Historie TCP/IP 2.2 Základní data vývoje Internetu a TCP/IP 2.3 Velká jména Internetu 5

7 Kapitola 3 Principy síťových architektur Síťová architektura - struktura řízení komunikace příliš složitý problém - rozdělení do vrstev síťová architektura je popsána systémem služeb, funkcí a protokolů komunikace mezi cizinci 3.1 Síťové protokoly síťový protokol - způsob komunikace mezi počítači v síti v Internetu se používá TCP/IP soustava síťových protokolů = síťový model 6

8 3.2 Referenční model OSI mezinárodní normalizační úřad (ISO) normalizoval soustavu protokolů označovaných jako ISO OSI kladen důraz na otevřenost - architektura otevřených systémů (Open Systems Architecture, OSA) všechna koncová zařízení vyhovující normám možnost připojit k síti normalizace propojení otevřených systémů (Open Systems Interconnection, OSI) referenční model OSI přijat v roce 1984 reálný systém = zařízení, které tvoří samostatný celek, schopné vykonávat zpracovávání a přenos informace (počítač, terminál, periferní zařízení...) pokud je síťové vybavení reálného systému v souladu s OSI - jedná se o reálný otevřený systém 7

9 3.2.1 Fyzická vrstva popisuje elektrické, optické signály používané při komunikaci mezi počítači na fyzické vrstvě je tvořen tzv. fyzický okruh (datový okruh) na fyzický okruh mezi dvěma počítači jsou vkládána další zařízení (např. modemy) jediná vrstva, která podporuje fyzickou komunikaci mezi dvěma systémy Linková vrstva linková vrstva (= spojová vrstva) zajišťuje výměnu dat v rámci lokální sítě výměna dat mezi bezprostředně propojenými počítači základní jednotkou pro přenos dat je na linkové vrstvě datový rámec složení linkového datového rámce: záhlaví (Header) - linková adresa příjemce, linková adresa odesílatele MAC adresa: fyzická, hardwarová adresa délka 48 bitů, vyjadřuje se šestnáctkovém tvaru (12 hexa č9číslic) 24 bitů - kód výrobce, jednoznačný identifikátor organizace (OUI) 24 bitů - označení fyzického rozhraní kódy výrobcům přiděluje IEEE (Institute for Electrical and Electronics Engineers) přenášená data (Payload) - např. paket síťové vrstvy zápatí (Trailer) - kontrolní součet z přenášených dat na fyzické vrstvě mohou být pro každý konec spojení použity jiné protokoly na fyzické vrstvě Síťová vrstva zajišťuje přenos dat mezi vzdálenými počítači v rámci WAN poskytuje transportní vrstvě nezávislost na směrování základní jednotkou přenosu je síťový paket, který se balí do linkového rámce v rámci WAN (rozlehlé sítě) leží69 mezi počítači jeden nebo více směrovačů mezi směrovači je na linkové vrstvě přímé spojení 8

10 směrovač vybalí síťový paket z datového rámce (jednoho linkového protokolu) a před odesláním je zabalí do jiného datového rámce (obecně jiného linkového protokolu) síťovou vrstvu nezajímají jednotlivé linkové protokoly na cestě mezi oběma konci spojení na síťové vrstvě je jednoznačně v cel WAN adresováno síťové rozhraní (např. síťová karta Ethernet) Transportní vrstva předpokládá, že spojení je zajištěno - plně se spoléhá na služby síťové vrstvy věnuje se realizaci spojení mezi jednotlivými aplikacemi na vzdálených počítačích mezi dvěma počítači může být několik transportních spojení současně z hlediska transportní vrstvy jsou adresovány jednotlivé aplikace - číslo portu z hlediska síťové vrstvy jsou adresovány počítače - síťová adresa počítače (síťové rozhraní) jednotkou přenosu je transportní paket transportní paket se přenáší v datové části síťového paketu 9

11 3.2.5 Relační vrstva úkolem vrstvy ke organizovat a synchronizovat dialog mezi aplikacemi poskytuje služby - checkpoint, synchronizace transakcí, korektní uzavírání souborů Prezentační vrstva zodpovídá za reprezentaci a zabezpečení dat zabezpečením se rozumí šifrování, zabezpečení integrity dat, digitální podepisování Aplikační vrstva aplikační vrstva předepisuje v jakém formátu a jak mají být data předávána mezi aplikacemi 3.3 Způsoby přenosu informací síťových protokolů je velké množství, na jedné vrstvě je často více protokolů zvláště u nižších vrstev se se rozlišuje jaký typ přenosu protokol zabezpečuje a zdali zabezpečuje službu spojovanou nespojovanou zdali protokol používá virtuální okruhy rozeznáváme přenos: synchronní paketový asynchronní Synchronní přenos je vyžadován pro přenos zvuku, videa vždy když je nutné zajistit stejnoměrně po dobu přenosu požadovanou šíři pásma pokud odesílatel nevyužije zajištěné pásmo, pak zůstane nevyužito synchronní přenos využívá rámce konstantní délky, které jsou přenášeny sítí konstantní rychlostí 10

12 garance šíře přenosového pásma se u synchronního přenosu provádí rozdělením přenášených rámců na sloty pro dané spojení se pak v každém rámci vyhradí jeden nebo více slotů šíře pásma je dána počtem slotů daného spojení, které přenese síť za vteřinu Paketový přenos vhodný zejména pro přenos dat pakety nesou data obecně různé délky paket nese data vždy jedné aplikace (jednoho spojení) pakety jsou různé délky - nelze garantovat šíři pásma výhodou je efektivní využití pásma - pokud nekomunikuje jedna aplikace, může komunikovat jiná Asynchronní přenos asynchronní přenos používá např. ATM jedná se o kombinaci paketového přenosu se synchronním jako u synchronního se data přenášejí v malých paketech - nazývají se buňky podobně jako u paketového přenosu se v jedné buňce přenášejí data jedné aplikace (jednoho spojení) 11

13 buňky mají stejnou délku - když každá x-tá buňka bude k dispozici aplikaci, lze tímto garantovat šířku pásma pokud aplikace buňku neodešle, může být odeslána buňka jiné aplikace (efektivní využití) 3.4 Virtuální okruh některé síťové protokoly vytvářejí v síti virtuální okruh (virtual circuit) všechny pakety procházejí tímto okruhem pokud je okruh přerušen, spojení se přeruší do vytvoření nového okruhu okruh může nebo nemusí garantovat doručení datagramu výhoda virtuálního okruhu: okruh je nejprve sestaven, poté jsou do něj vkládána data každý datagram nemusí nést úplnou, globálně jednoznačnou adresu příjemce (např. IP adresu) pro správné doručení postačí nést identifikaci okruhu, kterým se mají data přenést zničení uzlu ve virt. okruhu znamená přerušení spojení 12

14 na Internetu (IP protokol) se nepoužívají virtuální okruhy každý IP datagram nese IP adresu příjemce = úplnou směrovací informaci a je dopravován samostatně zničení uzlu znamená zničení datagramu, který přes tento uzel prochází, nikoli zničení spojení další datagramy jsou směrovány přes jiné uzly v Internetu se nad nespojovaným IP protokolem používá protokol TCP, který garantuje doručení dat Pevné a komutované virtuální okruhy Virtuální okruhy rozeznáváme: pevné - pevně sestavené administrátorem sítě (např. pevné linky v telef. síti) komutované - virt. okruhy vznikají dynamicky podle okamžité potřeby (komutované linky v telef. síti) 13

15 Kapitola 4 Architektura TCP/IP Protokolová zkratka nezahrnuje pouze dva protokoly - TCP, IP. Oproti OSI referenčního modelu tvoří pouze 4 vrstvy. Jednotlivé vrstvy modelu TCP/IP: vrstva rozhraní sítě - network interface vrstva mezisíťová - internet layer transportní vrstva - transport layer aplikační vrstva - application layer Architektura TCP/IP nemůže odpovídat rozvrstvení podle OSI, protože vznikla ještě před jeho oficiálním přijetím. Porovnání OSI modelu s modelem TCP/IP: vrstva TCP/IP vrstva OSI vrstva rozhraní sítě vrstva fyzická a spojová vrstva mezisíťová vrstva síťová transportní vrstva transportní vrstva aplikační vrstva vrstva prezentační, relační a aplikační 4.1 Vrstva síťového rozhraní - network interface umožňuje přístup k fyzickému přenosovému médiu 14

16 pro TCP/IP možno využít všech známých typů přenosových prostředí lokálních sítí - Ethernet, Token Ring, FDDI rozlehlých sítí - X Vrstva mezisíťová - internet layer zajišťuje především síťovou (logickou) adresaci, směrování, předávání datagramů protokol intersítě IP (internet protocol): zodpovědný za vysílání datagramů na základě síťových adres obsažených v záhlaví poskytuje síťovou službu bez spojení (nespojovanou) protokol nezaručuje doučení datagramu - služba je označována jako nespolehlivá specifikace verze 4 (IPv4)je v RFC 791 vrstva zajišťuje také mapování adres: protokol mapování adres (Address Resolution Protocol, ARP) - používá se při znalosti cílové IP adresy stanice (rozhraní) pro nalezení příslušné fyzické adresy rozhraní (MAC) protokol obráceného mapování adres (Reverse Address Resolution Protocol, RARP) - používá se při znalosti vlastní fyzické adresy pro získání vlastní IP adresy (nejčastěji u bezdiskových stanic, když zjišťují svoji IP adresu od serveru v síti) vrstva obsahuje další řídící protokoly: protokol řídících hlášení (Internet Message Protocol, ICMP) - slouží k přenosu specifických zpráv týkajících se chyb a zvláštní okolností při přenosu datagramů vrstva je odpovědná za směrování datagramů 4.3 Transportní vrstva Transportní vrstva odpovídá transportní vrstvě podle modelu OSI. Poskytuje mechanismus pro koncový přenos dat mezi dvěma stanicemi. Definuje transportní službu se spojením (TCP) nebo bez spojení (UDP): Transmission Control Protocol (TCP) - poskytuje transportní službu se spojením (tzv. spolehlivý protokol) User Datagram Protocol (UDP) - poskytuje transportní službu bez spojení (nespolehlivý protokol) Kromě transportních protokolů pracuji na této vrstvě také směrovací protokoly: Routing Information Protocol (RIP) Border Gateway Protocol (BGP) 4.4 Aplikační vrstva Vrstva aplikačních procesů je nejvyšší vrstvou síťové architektury Internetu a obsahuje v všechny protokoly, které poskytují uživatelům konkrétní aplikace. Některé protokoly jsou přesně závislé na typu transportní služby (transportním protokolu. Některé vyžadují protokol TCP na transportní vrstvě: FTP, Telnet, HTTP,... Některé vyžadují protokol UDP: DHCP, BOOTP, TFTP,... 15

17 Některé mohou pracovat z jakýmkoli protokolem transportní vrstvy: např. DNS Mezi nejpoužívanější protokoly patří: Telnet FTP (File Transfer Protocol) TFTP (Trivial Transfer Protocol) NFS (Network File System) SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) BOOTP (Bootstrap Protocol) DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) DNS (Domain Name System) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) 16

18 Kapitola 5 Vrstva síťového rozhraní V zásadě se rozlišují dva typy počítačových sítí: lokální sítě (LAN) rozlehlé sítě (WAN) Z hlediska fyzické vrstvy jsou protokoly pro LAN jednou skupinou a protokoly pro WAN druhou skupinou protokolů. Protokol ATM smazává rozdíl mezi LAN a WAN. WAN Rozsáhlé sítě pokrývají velkou škálu situací. Připojení domácího PC pomocí sériové asynchronní linky (modem), kde rychlost je v desítkách kbps a6 po mezikontinentální linky o rychlostech až v Gbps. LAN Jedná se o středně rychlé sítě. Komunikuje zpravidla několik stanic na sdíleném médiu. V rámci jedné LAN se používá jeden linkový protokol (např. Ethernet). V klasické LAN je použit pouze jeden linkový protokol. 5.1 Sériové linky PC má zpravidla dvě sériová rozhraní - COM1, COM2. Sériová rozhraní slouží pro asynchronní arytmický přenos dat. Sériový a paralelní přenos dat Sériový přenos mezi příjemcem a odesílatelem je jedna dvojice vodičů jednotlivé znaky se přenášejí za sebou - sériově Paralelní přenos používá se osmi vodičů nebo násobek osmi všechny bity přenášeného znaku se přenesou najednou - paralelně Na fyzické úrovni se pro sériová rozhraní nejčastěji používají normy V.35, X..21 a V.24. Sériová rozhraní počítače (PC) jsou konstruována podle normy V.24. Rozhraní se pro rychlosti větší než 64 kbps nedoporučuje a je nutno požít rozhraní9 V.35 nebo X

19 5.1.1 Nulový modem Pokud bychom chtěli propojit dva počítače přímo pomocí rozhraní V.24, propojovací kabel musí být speciálně zapojený. Vysílání musí být překříženo s příjmem. Takto zapojený kabel se nazývá nulový modem. 5.2 Modemy Pro připojení na větší vzdálenosti se často používá telefonní síť. Pro použití telefonní sítě pro datový přenos je nutné datové informace modulovat a na druhé straně demodulovat - modulátor/demodulátor. Modem se připojuje směrem k počítači pomocí rozhraní V.24 na sériový port a druhým na telefonní linku. Typy modemových linek rozlišujeme: komutovaná linka pevná linka Komutovanou linku používáme při běžném telefonování. Vytočením telefonního čísla se vytvoří virtuální okruh, ten je potom použit pro přenos hlasu nebo dat. 18

20 Pevná linka se používá pro trvalé propojení - trvale propojený okruh. Při pevné lince není nutné stále vytáčet spojení. Operátorovi se většinou platí paušální poplatek za přenos dat. Při vyšších přenosových rychlostech se v případě pevných linek někdy nepoužívá pouze jeden telefonní okruh (tzv. dvoudrát), ale dva okruhy (tzv. čtyřdrát). Jeden okruh je určen pro příjem a druhý pro vysílání. Okruhy musí být vzájemně překříženy. Okruh použitý v jednom modemu pro vysílání musí být přiveden do druhého modemu jako příjem. Počítač ovládá modem pomocí tzv. AT-příkazů. 5.3 Digitální okruhy Digitální okruhy - neboli ISDN linky. V rámci ISDN se dnes nabízí připojení euroisdn2 a euroisdn30. Toto jsou obchodní názvy v literatuře se používá: Basic Rate - euroisdn2 - tedy připojení, kdy ve fyzicky jednom vedeni (kroucená dvoulinka) jsou dva datové kanály B, každý o kapacitě 64 kbps a jeden signalizační kanál D o kapacitě 16 kbps Primary Rate - euroisdn30 - ve fyzicky jednom vedení (linka E1) je 30 datových kanálů B (po 64 kbps) a 1 signalizační D (64 kbps) 19

21 5.3.1 euroisdn2 Využívá stávající telefonní rozvody kroucenou dvoulinkou. Lze využít i stávající metalické rozvody pro analogové telefony. Kroucená dvoulinka přicházející od Telecomu vytváří tzv. rozhraní U. Rozhraní U je rozhraní mezi Telecomem a krabičkou - NT-1 (dodá Telecom). Ze zařízení NT-1 vycházejí 2 dvoulinky - rozhraní S/T. Rozhraní S/T má charakter sběrnice, na kterou se připojují digitální zařízení (dig. telefon, dig. modem,... ). Možnost připojit více zařízení, ale v jednom okamžiku mohou komunikovat pouze dvě - dva datové kanály B. Kanál D - slouží k signalizaci a k sestavení virtuálního okruhu (vytočení čísla). Digitální modem - vlastně není modem (stojí mezi dvěma digitálními prostředími, nikoli digitálníanalogové), ale pouze konvertuje jeden typ dig. rozhraní (V.34 - sériový port) na jiný (rozhraní S/T - konektor RJ45). 20

22 ISDN využívá synchronní přenos dat. Využívá přenos rychlostí 192 kbps, který je rozdělen do do slotů pro jednotlivé kanály. 5.4 LAN - lokální sítě Lokální sítě (LAN) jsou určeny pro propojení počítačů na kratší vzdálenosti (stovky metrů až kilometry). Volba fyzického rozhraní (síťová karta) závisí na volbě linkového protokolu: Ethernet Fast Ethernet Gigabitový Ethernet FDDI Arcnet a Token Ring jsou v praxi málo používané Strukturovaná kabeláž Strukturovanou kabeláží se rozumí komplexní řešení nízkonapěťových rozvodů v budově - telefonní rozvodu a rozvody LAN. V místnostech budovy jsou zásuvky, ze kterých vedou rozvody na propojovací panel (patch panel). Optická vlákna jsou vyvedena na distribuční box optiky. Propojovací panel a distribuční box optiky bývají uzavřeny ve skříni - Rack Mount - spolu s aktivními prvky (hub, switch), případně s telef. ústřednou. Mezi propojovacím panelem a aktivní i prvky s používá tzv. Patch Cord. Normy pro rozvody (kabeláž): kategorie 5 - dodavatel garantuje práci v šířce do 100 Mhz, nezávisle na použitém protokolu kategorie 5+ - rozšířená kategorie. Pracuje také do 100 MHz, ale je přísnější a cílem je možnost provozovat na tomto vedení Gigabitový Ethernet kategorie 6 - šířka pásma do 200 Mhz kategorie 7 - šířka pásma do 600 Mhz 21

23 Měděné rozvody se provádí pomocí svazků kroucených dvoulinek a konce se opatřují konektory RJ 45. Konektor RJ 45 obsahuje 8 vývodů pro 4 páry. Nejčastěji se používá zapojení dle EIA 568B. Toto zapojení umožňuje použít pár pro analogový telefon (pár 1). Pro Ethernet se využívají 2 páry (2 a 3). Pár 4 zůstává volný. 22

24 5.4.2 Ethernet Protokol byl původně vyvinutý firmami DEC, Intel a Xerox. Varianta 10 Mhz se označuje jako Ethernet II, později byl normalizován jako Max. délky segmentu lze rozšířit pomocí opakovačů. HUB - opakovač Opakovač je tvořen dvěma nebo více síťovými kartami, které jsou navzájem propojeny. Objeví-li se datový rámec na některém rozhraní, pak je automaticky zopakován na všechny ostatní. Opakovač může být osazen i porty pro kroucenou dvojlinku. V případě kroucené dvojlinky je jádrem sítě opakovač. Z opakovače se hvězdicovitě rozbíhají kroucené dvojlinky k jednotlivým počítačům. Opakovač pro kroucenou dvojlinku se označuje jako HUB. 23

25 HUBY je možné mezi sebou propojovat - vysílání a příjem je nutno překřížit většinou mají HUBy, kde jeden port jr osazen přepínačem, který působí překřížení párů (uplink). pomocí HUBů nelze kombinovat 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-CX délka kabelu mezi opakovačem a stanicí je standardně 100 m HUB pracuje na úrovni fyzické vrstvy komunikace v LAN osazené HUBY je transparentní - stanice komunikují jako by tam HUBy nebyly 24

26 Most - přepínač Také jako opakovač spojuje jednotlivé segmenty LAN, ale neopakuje mechanicky všechny rámce, které se na n2kterém z jeho portu objeví. Most je realizován specializovaným počítačem, který má předávací tabulku. Tabulka obsahuje seznam všech linkových adres všech síťových rozhraní LAN. U každé adresy je poznamenáno, na kterém portu mostu se nachází. Příchozí datový rámec se předává dále pouze na port, kde sídlí příjemce, podle tabulky. Důležitým parametrem mostu je, jak velkou předávací tabulku může obsahovat - jak velkou má paměť. Tabulka se plní ručně nebo automaticky. Jak se tabulka plní automaticky? Po zapnutí pracuje most jako opakovač - opakuje vše na všechny adresy, ale u příchozího rámce se podívá na linkovou adresu, ze které rámec přišel a k tomuto portu si to poznamená do tabulky. Přepínaný Ethernet vlastně znamená použít místo opakovačů mostů - přepínačů (switch). Přepínače jsou výkonnější mosty, které umí opakovat rámce mezi jednotlivými segmenty Ethernetu, ale i např. mezi Ethernetem a Fast Ethernetem, mezi Ethernetem afddi... Protokol CSMA/DA Pro výměnu rámců mezi stanicemi se používá protokol CSMA/DA. Jak pracuje? Potřebuje-li nějaká stanice vysílat, poslechne si zdali jiná stanice právě nevysílá. V případě, že médium není používáno (klid, nikdo nevysílá), pak začne vysílat. Ve stejný okamžik, ale mohou začít vysílat dvě stanice najednou. V tomto případě dochází ke kolizi. Vysílání je nutno opakovat. Čím je na Ethernetu větší provoz, tím je větší pravděpodobnost vzniku kolizí. Rozumnou zátěží je využití sítě na 20 %. U Ethernetu s frekvencí 10 Mhz (10 Mbps) je propustnost asi 2 Mbps. Při plně duplexním provozu nemůže docházet ke kolizím. Bezkolizním segmentem v přepínaném Ethernetu je segment mezi počítačem a portem přepínače. Struktura rámce protokolu Ethernet 25

27 26

28 5.4.3 Ethernet 10 Mbps Ethernet používá čtyři typy rozhraní: AUI neboli 10BASE-5 (tlustý koaxiální kabel), segment max. 500 m BC neboli 10BASE-5 (tenký koaxiální kabel), segment max. 185 m, jsou-li použity stejné síťové karty, pak může mít segment m TP neboli 10BASE-T (kroucená dvoulinka) optický spoj neboli 10BASE-F 27

29 V RJ45 konektoru se používá pro Ethernet dva páry. Jeden pár vysílání, druhý pár pro příjem. Pokud ethernetový segment sdílí pouze dvě stanic, které jsou propojeny přímo propojovacím kabelem, pak musí být páry překříženy (příjem překřížen s vysíláním) Síťová rozhraní se na takovémto segmentu přepínají do plně duplexního provozu (Full Duplex) zcela se oddělí vysílání od příjmu. Dosahuje se hraničních rychlostí v obou směrech. Na tomto principu je postaven tzv. přepínaný Ethernet (rozbočovače) Fast Ethernet 100 Mbps Fast Ethernet se připojuje kroucenou dvoulinkou (100BASE-TX) nebo optikou (100BASE-FX). Rozdíl oproti klasickému Ethernetu je pouze v kvalitě vedení. 28

30 5.4.5 Gigabitový Ethernet 1 Gbps Gigabitový Ethernet je standardizován pro optické spoje nebo pro kroucenou dvoulinku (4 páry) 1000BASE-CX - metalické spoje, rozvody min, kategorie 5+, využívá v3všechny 4 páry kroucené dvoulinky 1000BASE-LX - buzený laserem, max. délka segmentu do 2 km 1000BASE-SX - pro vícevidová vlákna, pro vzdálenosti do 250 m 5.5 WAN - rozlehlé sítě Mezi nejrozšířenější spojové protokoly pro rozlehlé sítě dnes patří HDLC (Frame Relay, ISDN) a protokoly SLIP a PPP SLIP protokol SLIP protokol je omezen na přenos pouze IP datagramů. SLIP = Serial Line Internet Protocol. Podporuje IP protokol po vytáčeném spojení (komutovaná, pevná linka) se sériovým rozhraním připojeným na modem. Běžná podporovaná rychlost pro protokol SLIP je 1.2 kbitps až 19.2 kbps. Protokol vkládá IP datagramy přímo do sériové linky. Tedy, protokol SLIP je velice jednoduchý a nezjišťuje: detekci chyb při přenosu SLIP nenese informaci o přenášeném protokolu - nelze jej tedy použít pro přenos datagramů jiných protokolů než IP není možné, aby se koncové body informovaly o své IP adrese, či jiných konfiguračních parametrech nelze jej použít pro synchronní linky Varianta protokolu SLIP s kompresí se označuje jako CSLIP (Compressed SLIP). 29

31 5.5.2 PPP protokol Protokol SLIP je dnes prakticky nahrazen dvobodovým protokolem (Point-to-Point Protocol, PPP). Tento protokol podporuje multiprotokolové prostředí - ne pouze protokol IP. PPP lze využít nejen pro asynchronní spojení, ale i pro synchronní. Protokol provádí dynamickou konfiguraci při navazování spojení a testuje kvalitu spoje. Může podporovat kompresi na spoji. PPP není ve skutečnosti jediný protokol, skládá se ze dvou úrovní: protokol řízení spoje (Link Control Protocol, LCP) - navazuje spojení, dohaduje konfiguraci a testuje spoj. Volitelné fáze jsou autentizace a zjištění kvality spoje. protokol řízení sítě (Network Control Protocol, NCP) - používá se jako podpora pro jednotlivé protokoly vyšší, síťové vrstvy Navazování spojení po sériovém spoji prostřednictvím PPP začíná provedením všech funkcí protokolu LCP, po němž následuje výměna rámců NCP. PPP nerozeznává primární a sekundární typ stanice, kterákoli stanice může začít vyjednávání prostřednictvím PPP. Pro (volitelnou) autentizaci PPP se využívá jednoho ze dvou protokolů: Password Authentication Protocol (PAP) - jednoduchý protokol založený na výměně textového hesla po síti Challenge Authentication Protocol (CHAP) - neposílá se heslo po síti. Oslovená stanice pošle náhodně vygenerovaný řetězec stanici, která iniciovala komunikaci. Každá stanice zpracuje řetězec pomocí sdíleného tajného klíče. 30

32 Kapitola 6 Síťová vrstva 6.1 IP protokol Linkové protokoly slouží pro dopravu dat mezi stanicemi v rámci lokální sítě, případně mezi směrovači rozsáhlé sítě. Úkolem IP protokolu je je dopravit data mezi libovolnými dvěma počítači v Internetu - přes mnohé LAN. Data jsou od odesílatele k příjemci dopravována (směrována) přes směrovače (router). Na cestě od odesílatele k příjemci se může vyskytnout řada směrovačů. Každý směrovač řeší pouze směrování k následujícímu směrovači. Next hop - tedy následující uzel, kam se data předávají dále. Hop - následující směrovač nebo cílový stroj. IP protokol umožňuje spojit jednotlivé LAN do celosvětového Internetu. Od protokolu IP dostal také Internet své jméno: IP = InterNet Protocol - tedy protokol spojující jednotlivé sítě IP protokol je tvořen několika dílčími protokoly: vlastní protokol IP služební protokol ICMP služební protokol IGMP služební protokol ARP, RARP V protokolu IP má každé rozhraní (network interface) IP adresu (IPv4 = 4B, IPv6 = 16B). Základní prvkem WAN je směrovač (router), který propojuje jednotlivé LAN do rozlehlé sítě (WAN). Jako směrovač může sloužit běžný počítač s více síťovými rozhraními nebo specializovaná skříňka (box). 31

33 Schopnost přesávat datové pakety mezi síťovými rozhraními směrovače se nazývá předávání - forwarding. U směrovačů je forwarding požadován, u klasického počítače, který neslouží jako směrovač je tato vlastnost spíš nežádoucí. Proč dva protokoly? Linkový a IP? Linkový protokol (Ethernet) slouží k dopravě dat v rámci LAN. Tedy k dopravě k nejbližšímu směrovači. Směrovač linkový rámec vybalí a přebalí do jiného linkového rámce (i když se použije stejný linkový protokol). Linkový rámec má po přebalení jiné fyzické adresy. Směrovač nemění obsah IP datagramu. 32

34 33

35 Pokud by se používala pro dopravu dat pouze linková adresa (6B), tak mluvíme o nesměrovatelných protokolech. Data je možné dopravovat pouze v rámci LAN - neprojdou za směrovač. Např. protokol NetBEUI (Microsoft). 34