Počítačové sítě 1 Přednáška č.1

Transkript

1 Počítačové sítě 1 Přednáška č.1

2 Vyučující Garant předmětu Mgr. Josef Horálek Katedra softwarových technologií Vyučující Ing. Soňa Neradová Ing. Stanislav Zitta

3 Osnova Cíle a náplň předmětu Literatura a další zdroje Představení požadavků a CISCO certifikací Historie počítačových sítí Základní prvky a principy počítačových sítí Základní síťové modely ISO/OSI TCP/IP DECNET XEROX NETWORK MODEL Síťových topologie a druhy sítí

4 Cíl předmětu Seznámit posluchače se základními principy činnosti počítačových sítí a způsobu jejich spojování Historie a klasifikace počítačových sítí, služby, topologie, zpráva, rámec, paket, RM ISO/OSI Vytváření LAN, základní principy přepínaných sítí Strukturovaná kabeláž a návrh sítí Protokoly, principy TCP/IP modelu Směrovací protokoly IPv4 a IPv6 Propojování počítačových sítí a směrování, Internet Transportní vrstva a její protokoly Aplikační vrstva a její protokoly Management počítačových sítí

5 Literatura

6 Literatura BIGELOW, J. S.: Mistrovství v počítačových sítích, Computer Press, Praha, ISBN DOSTÁLEK, L., KABELOVÁ, A.: Velký průvodce protokoly TCP/IP a systémem DNS, Computers Press, Brno, ISBN TEARE, D.: Návrh a realizace sítí CISCO, Computer Press, Brno, ISBN SPORTAC, M. A.: Směrování v IP sítích, Computer Press, Brno, ISBN

7 On-line zdroje

8 Představení požadavků Požadavky na ukončení předmětu Zápočet Docházka povinná, dle studijního řádu (nutné splnit dílčí testy nebo úkoly na cvičení Splnění půlsemestrálního testu (písemný výpočet podsíťování) Praktická zkouška (zhotovení a otestování datového kabelu) Získání certifikátu CISCO CCNA1 (Network Fundamentals) nebo zápočtového testu v češtině (bez možnosti získat uznávanou certifikaci) Uznání zápočtu za certifikát CISCO CCNA1 (CCNA Exploration 4.0 a vyšší, CCNA Discovery není uznáván) Zkouška Vypracování zkoušky v systému OLIVA (min. 50 %) Získání bonusu za účast na přednáškách v případě nerozhodné známky

9 Představení CISCO certifikací CCNA Exploration Cisco Certified Network Associate CCNA1: Základy síťových technologií (PSIT1) CCNA2: Směrovací protokoly a koncepty (PSIT2) CCNA3: LAN přepínání a bezdrátové technologie (PSIT3) CCNA4: Připojení k síti WAN (PSIT4) CCNP Cisco Certified Network Professional CCNP Route CCNP Switch CCNP Troubleshooting CCNA Security Zaměřeno na bezpečnost Možnost získat v rámci předmětu OBDAI

10 Historie a vývoj počítačových sítí

11 Historie a vývoj počítačových sítí Dnešní nejznámější sítí je Internet. Existuje a existovalo však mnoho jiných sítí ARPANET Předchůdce Internetu 1972 CYCLADES Francouzská experimentální síť 1983 MILNET Americká a evropská vojenská síť 1981 BITNET Síť pro akademické a výzkumné účely 1981 CSNET - Síť pro akademické a výzkumné účely 1986 NSFNET První vysokorychlostní páteřní síť 1996 INTERNET2 Americká iniciativa posouvající možnosti internetu 1996 CESNET Česká národní vysokorychlostní výzkumná síť 2001 GEÁNT Evropská páteřní akademická síť

12 ARPANET První počítačová sít založená na přepínání paketů. Předek dnešního internetu. Původně experimentální akademicko-vojenský projekt. Financována vládní agenturou DARPA ministerstva obrany USA. Koncipována tak, aby připojené počítače byly schopny komunikovat i po zničení části sítě jaderným útokem = princip decentralizace. Základem byly počítače na čtyřech amerických univerzitách (1969): UCLA (University of California Los Angeles) SRI (Stanford Research Institute) UCSB (University of California Santa Barbara) University of Utah 1973 Připojení prvních Evropských výzkumných organizací (Spojené království, Norsko) Oddělení vojenské sítě MILNET přiblížení ARPANETu veřejnosti Definitivní odpojení sítě ARPANET

13 ARPANET v září 1971 ARPANET

14 ARPANET v říjnu 1980 ARPANET

15 CYCLADES CYCLADES Francouzská experimentální informační síť Vývoj začal v roce univerzit a vědecko-technických ústavů Úkolem bylo propojit vládní orgány s různými oblastmi Francie 1974 uvedena do provozu 16 koncových počítačů 5 uzlových počítačů

16 MILNET Původní ARPANET sjednocoval armádní a výzkumnou síť 1983 armáda odděluje části ARPANETu, které mají vojenský charakter a vzniká MILNET Je nadále schopný komunikovat s ARPANETem

17 BITNET BITNET - Because It's Time NETwork vznik v roce 1981 na City University of New York a na Yale University snaha vytvořit univerzitní síť, pro všechny katedry, ne jen pro katedry informatiky používá komunikační protokol NJE od IBM, takže není kompatibilní s TCP/IP většina počítačů BITNETu jsou mainframy v Evropě nese název EARN (European Academic and Research Network) dnes je v úpadku hlavně díky nestandardnímu protokolu NJE

18 CSNET CSNET - Computer Science NETwork přístupná všem katedrám informatiky v USA 1988 je v CSNET zapojeno asi 150 univerzit Jedná se o tzv. metasíť Využívá prostředky jiných sítí a přidává jednu vrstvu, aby se tvářila jako samostatná logická síť Fyzicky využívá: ARPANET Telefonní sítě TELENET, UNINET, PHONENET

19 NSFNET NSFNET - National Science Foundation Network Vysokorychlostní páteřní síť vytvořená organizací NSF Připojena k ARPANETu Později spravována konsorciem společností IBM, MCI a Merit Networks Skupina se zaměřuje na masové zvýšení propustnosti výměnou linek za moderní spoje NSFNET poskytuje propustnost 1,544 Mb/s, později 45 Mb/s NSFNET se postupně stává páteřní sítí ARPANETu

20 CESNET CESNET sdružení založené Českými VŠ a AV ČR 1996 Hlavním cílem je rozvíjet a udržovat národní vysokorychlostní počítačovou síť pro výzkumné a akademické účely EDUROAM

21 GÉANT GÉANT - propojuje národní sítě pro vědu, výzkum a vzdělávání v Evropských zemích Poskytuje spojení s obdobnými sítěmi na dalších kontinentech (především Severní Amerika a Asie) První generace 2001 Hybridní síť Mobilita Globální konektivita

22 INTERNET2 INTERNET2 - iniciativa vzniklá 1996 v USA mající za cíl: Vytvořit síť s parametry na hranici technických možností Umožnit podílet se na nové generaci aplikací využívající vysokorychlostní spojení Napomáhat síření nový služeb do prostředí Internetu Základem je vysokorychlostní páteřní síť

23 Základní prvky a principy počítačových sítí

24 Počítačová síť a její prvky Definice: Počítačová síť je celek vzniklý propojením dvou a více výpočetních zařízení umožňující jejich komunikaci a je tvořena: Zařízeními počítače, smartphony, směrovače, družice, tiskárny Přenosovými médii metalické a optické kabely, prostor Protokoly stanovenými pravidly komunikace, formáty datových struktur, výměny řídících a kontrolních informací Zprávami přenášenými daty spolu s řídícími informacemi Zařízení Média

25 Zařízení v počítačových sítích Zprostředkující zařízení Zařízení zabezpečující průchod dat skrz síť Koncová zařízení Zdroje a cíle dat Iniciátoři komunikace Směrovače (Routery) Přepínače (Switche) Rozbočovače (Huby) Mosty (Bridge) WiFi Směrovače Access Pointy Modemy Firewally IPS/IDS Počítače Tiskárny Smartphony Servery VoIP telefony Tablety Notebooky

26 Značení síťových zařízení Značení zařízení v počítačových sítích Směrovač (Router) Firewall Přepínač (Switch) IP telefon Rozbočovač (Hub) Bezdrátový směrovač (Wireless Router) Most (Bridge) Počítač

27 Přenosová média Přenosová média poskytují zařízením v sítí fyzické propojení a přenáší modulované vlnění Metalická kabeláž elektrické signály UTP, STP, koaxiál, sériové linky Optická kabeláž světelné signály Jednovidová a mnohovidová optická vlákna Bezdrátové médium mikrovlnné signály

28 Protokoly a služby Protokol je standardizovaný souhrn pravidel, které se zařízení zavazují dodržovat chtějí-li provozovat nebo využívat určitou službu. Protokoly jsou otevřené nebo proprietální. Velké množství standardů síťových protokolů je dokumentováno prostřednictvím tzv. RFC dokumentů. SLUŽBA PROTOKOL RFC World Wide Web (WWW) HTTP/ HTTPS 2818 SMTP 2821 POP IMAP 3501

29 Zprávy v počítačových sítích Zpráva je síťového hlediska jednotka dat a řídících informací přenášená skrz síť. Řídící informací může být např.: Adresa odesílatele a příjemce zprávy, kontrolní součet, maximální tolerovaná velikost zprávy, pořadové číslo zprávy a mnoho dalších, Jak konkrétně zpráva vypadá definují používané protokoly. Data (dopis) Řídící informace (adresa a obálka) Zpráva + =

30 Základní síťové modely

31 ISO/OSI model Referenční ISO/OSI model je jeden ze standardů popisující způsob otevřeného propojování a komunikace počítačových systémů. Vytvořen 1984 organizací Interational Standard Organization Rozděluje proces komunikace do sedmi vrstev a u každé z nich popisuje: Služby, které poskytuje vyšším vrstvám Funkce, které vykonává a zajišťuje Protokoly, které na dané vrstvě pracují

32 ISO/OSI model Webový server 7.Aplikační 6.Prezentační 5.Relační 4.Transportní 3.Síťová DT H H H MONA.jpg 142KB AFE51R8V 8REV18W V15EV15W E15V15RE WV15R1V 1C8UG2DI DATA DATA H H DATA DATA APLIKAČNÍ Pokud PREZENTAČNÍ RELAČNÍ TRANSPORTNÍ SÍŤOVÁ DATOVÁ FYZICKÁ si chceme VRSTVA VRSTVA z webového poskytující zajišťuje: serveru služby stáhnout přímo organizace realizuje směrování má převod na počítačovým starosti kódování, rámců obrázek spojení a synchronizace přenos Mony pro bitové převod aplikacím aplikační dat Lisy, podoby datových pouze webový řídícího přijme programy mezi typů, od server dialogu (v předá webového šifrování, mezi tomto každými kódovaní komunikujícími prováděno případě obrázek dvěma kompresi serveru webový své přímo především Aplikační obrázek systémy server fyzicky Mony na vrstvě. a směrovačích propojenými webový Lisy. Poskytuje prohlížeč) uzly opačné vytváření převod po statické trase na procesy, tedy a elektrické ukončování k vs. cílovému rozhraní dynamické tak aby / optické mezi systému relací mohla uživatelskými /(sessions) mikrovlnné na druhém aplikacemi počítači signály vládání toto logické fyzická spojení korektně adresování synchronizačních adresace a komunikačním identifikuje intepretovat dle protokolu dvojicí značek systémem. data portů (např. do MAC) Aplikační Po příjímaných (zdrojový protokoly zajišťování detekce přijetí obrázku a vrstva kolizí IPv4, cílový) dat přístupu na dále IPv6, ho médiu převede předává na IPX, médium AppleTalk, do obrázek přenosové prezentační syntaxe na výběr implementována této příjemce end-to-end (posloupnost vrstvě vrstvě si probíhá může v cesty ovladači znaků) vyžádat segmentace k cíli a síťové skrz připojí síť karty dat k němu informace každému po kontrola znovuodeslání obdržení poškozených o typu segmentu (jedná dat od rámců přidělena se od určité o transportní obrázek značky hlavička vrstvy, mona.jpg) podle k předávání němu přijetí použitého přidá a paketu pověření délce vlastní protokolu k dat němu hlavičku k (je přenosu velký přidá na se této 142Kb). vlastní (data zdrojovou vrstvě token) a Dále cílovou hlavičku pokud jednotkou odešle adresou systém (s adresami informace tyto obdrží a data dalšími apod.) relační na data této údaji token a vrstvě. patičku může je s tzv. data odeslat segment kontrolním jednotkou transportní nebo informace součtem datagram vrstvě (CRC) na síťové pro v. detekci je paket chyb této datové jednotce říkáme rámec 2.Datová 1.Fyzická H P H H H DATA P segment paket rámec

33 Model TCP/IP Komplexní síťová architektura Soustava protokolů (nejen TCP a IP) Ucelená soustava standardů popisující síťového programového vybavení a rozdělení kompetencí do vrstev ISO/OSI TCP/IP 7.Aplikační 6.Prezentační 5.Relační 4.Aplikační 4.Transportní 3.Síťová 2.Datová 1.Fyzická 3.Transportní 2.Internetová 1.Vrstva přístupu k datům

34 Xerox Network System (XNS) síťová architektura a sada protokolů vyvinutá koncem 70. let integrace kancelářských a počítačových systémů firmy Xerox později implementována i pro platformu PC Level 0 XNS ji explicitně nedefinuje, jen zmiňuje podporu pro běžné protokoly (Ethernet, X.25, HDLC, ) Level 1 protokol IDP (Internet Datagram Protocol), podobný IPv4 Level 2 sada spolehlivých a nespolehlivých transportních ISO/OSI protokolů Sequenced Packet Protocol SPP 7.Aplikační funkčně podoboný UDP Packet Exchange Protocol PEP 6.Prezentační funkčně podoboný UDP Error Protocol EP protokol pro signalizaci chyb 5.Relační Level 3 nabízí protokoly pro 4.Transportní uživatelské aplikace Sdílení dat (Filing Protocol) 3.Síťová Síťový tisk (Printing Protocol) A mnohé další 2.Datová 1.Fyzická Level 4 Level 3 Level 2 Level 1 Level 0 XNS

35 DECnet DECnet síťová architektura a sada protokolů vyvinutá 1975 Digital Equipment Corp. První verze DECnet (Phase I) umožňuje komunikaci dvou přímo propojených systémů Současné nejpoužívanější verze jsou DECnet Phase IV a DECnet OSI Podporují proprietální i standardizované protokoly Jednotlivé vrstvy mají velmi podobné kompetence jako v modelu ISO/OSI Proti ISO/OSI modelu omezené adresování V jedné DECnet síti může být naadresováno pouze zařízení Model DECnet OSI se snaží skloubit modely ISO/OSI, TCP/IP a DECnet Phase IV 7.Aplikační 6.Prezentační 5.Relační ISO/OSI 4.Transportní DECnet Phase IV Network Management Network application Session control End communications 3.Síťová 2.Datová 1.Fyzická Routing Data link Physical

36 Topologie sítí

37 Topologie sítí Topologie způsob zapojení různých prvků počítačových sítí Fyzická topologie zachycuje reálné zapojení pomocí drátů a kabelů Logická topologie zachycuje vnitřní (virtuální) propojení, nemusí nutně kopírovat fyzickou topologii Do jisté míry určuje vlastnosti dané sítě Hvězdicová topologie Jeden centrální prvek a mnoho vedlejších Výpadek vedlejšího prvku neohrozí fungování zbytku sítě Výpadek centrálního prvku znamená kolaps celé sítě

38 Topologie sítí Kruhová topologie Jeden prvek je vždy spojen se dvěma dalšími, tak aby tvořily kruh Nehrozí kolize dat na sítí, protože si stanice předávají tzv. token - právo na vysílání dat Výpadek jednoho prvku ochromí celou síť Stromová topologie Hierarchie síťových prvků Použití v rozsáhlejších sítích Výpadek jednoho prvku vede k výpadku podřazené části sítě Dá se lehce rozšířit o redundantní a agregované linky

39 Topologie sítí Sběrnicová topologie Společné médium pro všechny zařízení v síti Kolizní topologie Nízké pořizovací náklady Nízká propustnost Vhodné pouze pro malé sítě Point-to-point / Dvoubodová topologie Nejjednodušší zapojení Přímé propojení dvou fyzických uzlů Příkladem logické point-to-point topologie může být telefonní okruh

40 Děkuji za pozornost