Učební texty Datové sítě I Vypracovala: Mgr. Radka Pecková CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 1
Obsah Výukové cíle... 3 Předpokládané vstupní znalosti a dovednosti... 3 1 Úvod... 4 2 Základní pojmy z oblasti počítačových sítí... 4 3 Převody číselných soustav... 10 4 Dělení počítačových sítí... 13 4.1 Typy počítačových sítí podle různých kritérií... 13 4.2 Topologie počítačových sítí... 17 4.3 Přístupové metody... 21 5 Síťové modely... 24 5.1 Referenční model ISO/OSI... 24 5.2 Model TCP/IP... 28 6 Přenosová média... 30 6.1 Charakteristiky přenosových médií... 30 6.2 Koaxiální kabel... 32 6.3 Kroucená dvojlinka... 34 6.4 Optický kabel... 38 7 Aktivní síťové prvky... 44 8 Kolizní a broadcast doména... 48 9 Fyzická a linková vrstva... 52 10 Otázky k opakování... 58 11 Doporučená literatura... 59 CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 2
Výukové cíle Seznámit se se základními pojmy z oblasti počítačových sítí. Naučit se převádět mezi číselnými soustavami (desítková, dvojková, šestnáctková) pro pozdější potřebu při výpočtech souvisejících s IP adresací. Umět rozlišit základní typy počítačových sítí, rozdělit je podle různých kritérií a seznámit se s různými topologiemi počítačových sítí. Seznámit se se základními síťovými modely (referenční model ISO/OSI a rodina protokolů TCP/IP). Rozumět jejich významu a užití. Umět popsat postup při síťové komunikaci na základě funkce jednotlivých vrstev modelu. Umět rozlišit a charakterizovat jednotlivé typy přenosových médií, popsat jejich strukturu, vlastnosti a způsoby použití. Rozumět funkci aktivních síťových prvků, umět popsat jejich činnost při síťové komunikaci na odpovídající úrovni přenosu (hub, repeater, bridge, switch, router). Pochopit souvislost aktivních síťových zařízení s kolizní a broadcast doménou. Dokázat popsat funkci prvních dvou vrstev OSI modelu fyzická a linková. Předpokládané vstupní znalosti a dovednosti práce na PC znalost základních pojmů z oblasti ICT CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 3
1 Úvod Tento modul je prvním ze šesti modulů, které se zabývají problematikou datových sítí. Seznámíme se tedy se základní terminologií v oblasti počítačových sítí a s průběhem síťové komunikace do úrovně prvních dvou vrstev modelu ISO/OSI 1. fyzická vrstva a 2. linková vrstva. Funkce vyšších vrstev je vysvětlena v následném modulu. 2 Základní pojmy z oblasti počítačových sítí CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 4
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 5
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 6
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 7
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 8
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 9
3 Převody číselných soustav CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 10
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 11
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 12
4 Dělení počítačových sítí 4.1 Typy počítačových sítí podle různých kritérií CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 13
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 14
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 15
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 16
4.2 Topologie počítačových sítí CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 17
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 18
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 19
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 20
4.3 Přístupové metody CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 21
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 22
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 23
5 Síťové modely 5.1 Referenční model ISO/OSI CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 24
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 25
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 26
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 27
5.2 Model TCP/IP CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 28
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 29
6 Přenosová média 6.1 Charakteristiky přenosových médií CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 30
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 31
6.2 Koaxiální kabel CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 32
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 33
6.3 Kroucená dvojlinka CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 34
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 35
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 36
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 37
6.4 Optický kabel CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 38
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 39
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 40
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 41
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 42
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 43
7 Aktivní síťové prvky CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 44
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 45
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 46
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 47
8 Kolizní a broadcast doména CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 48
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 49
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 50
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 51
9 Fyzická a linková vrstva CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 52
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 53
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 54
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 55
CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 56
Poznámka: Konkrétní síťové architektury (Ethernet, FDDI, Token Ring, bezdrátové sítě) a struktury rámců na linkové vrstvě jsou již zpracovány v rámci jiného školního projektu (EduBase). CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 57
10 Otázky k opakování 1. Kolik bitů je 5GB? 2. Jaké výhody plynou z používání počítačových sítí? 3. Převeďte z desítkové soustavy do dvojkové soustavy číslo 149. 4. Převeďte z dvojkové soustavy do desítkové soustavy číslo 10101011. 5. Jaká znáte aktivní síťová zařízení pro propojování sítí? 6. Stručně charakterizujte funkci rozbočovače a opakovače. Jaký je mezi nimi rozdíl? 7. Stručně charakterizujte funkci mostu a přepínače. Jaký je mezi nimi rozdíl? 8. Jaká je základní funkce routeru? 9. Na kterých vrstvách OSI modelu pracují jednotlivá aktivní síťová zařízení? 10. Rozdělte a popište přístupové metody. 11. Jaké druhy topologií znáte? Podrobněji je popište. 12. Co je to zapouzdření dat, jak probíhá? 13. Srovnejte vlastnosti OSI a TCP/IP. 14. Má používání TCP/IP architektury nějaké nevýhody? Jaké? 15. Napište vrstvy TCP/IP architektury. 16. Napište vrstvy OSI modelu. 17. Které vrstvy OSI modelu se uplatňují až u koncových uzlů (ne u mezilehlých)? 18. Které vrstvy OSI modelu odpovídají v TCP/IP architektuře vrstvě síťového rozhraní (Network Access)? 19. Které vrstvy OSI modelu odpovídají aplikační vrstvě v TCP/IP architektuře? 20. Jakou podobu mají data na fyzické vrstvě OSI modelu. 21. Jaká je funkce fyzické vrstvy? 22. Uveďte tři základní formy síťového přenosového média a jim příslušející formy signálu. 23. Co je to kódování signálu a jaké typy kódování znáte? 24. V čem spočívá princip kódování 4B/5B. 25. Jaké typy modulace pro prezentaci signálu na médiu znáte? 26. Co určuje bit time? 27. Co je to numerická apertura? 28. Co je to Fresnelova zóna? 29. Co je to AP, stručně vysvětlete jeho funkci. 30. Jaké možnosti zapojení UTP kabelu znáte (typy UTP kabelu)? 31. Jaký typ UTP kabelu použijete pro přímé propojení dvou počítačů? 32. V čem se liší jednovidový a multividový optický kabel? 33. Charakterizujte kroucenou dvojlinku struktura, vlastnosti, dělení, konektor, výhody, nevýhody, atd. 34. Jaké je označení standardu pro bezdrátové sítě. 35. Jakou přístupovou metodu používají WLAN stručně ji charakterizujte. 36. Jaké mohou být příčiny útlumu na optickém kabelu? 37. Uveďte výhody i nevýhody bezdrátových sítí. 38. Kde a proč se používá převrácený (rollover) UTP kabel? CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 58
39. Jaká důležitá informace je obsažena v záhlaví datového rámce? 40. Uveďte označení a funkci podvrstev linkové vrstvy. 41. Vysvětlete rozdíl mezi termíny half-duplex a full-duplex. 42. Co je to modem? 43. Charakterizujte koaxiální kabel struktura, vlastnosti, dělení, konektor, výhody, nevýhody, atd. 44. Co je to terminátor a k čemu slouží? 45. Co můžete vyčíst z označení Ethernetu 10Base2? 46. Jaké znáte síťové architektury pro sítě LAN? 47. Jakou přístupovou metodu používají Ethernetové sítě a v čem spočívá? 48. Rozdělte sítě podle rozsahu. 49. Jaký je rozdíl mezi hubem a switchem? 50. Co znamená označení sítě typu peer to peer? 11 Doporučená literatura DOSTÁLEK, Libor. Velký průvodce protokoly TCP/IP a systémem DNS. 3. aktualiz. a rozš. vyd. Praha: Computer Press, 2002, xiv, 542 s. ISBN 80-722-6675-6. LAMMLE, Todd. CCNA: výukový průvodce přípravou na zkoušku 640-802. Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2010, 928 s. ISBN 978-802-5123-591. ODOM, Wendell, Rus HEALY a Naren MEHTA. Směrování a přepínání sítí: autorizovaný výukový průvodce. Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2009, 879 s. ISBN 978-80-251-2520-5. HORÁK, Jaroslav a Milan KERŠLÁGER. Počítačové sítě pro začínající správce. 5., aktualiz. vyd. Brno: Computer Press, 2011, 303 s. ISBN 978-80-251-3176-3. CZ.1.07/2.1.00/32.0045 ICT moderně a prakticky 59