Fakulta Informaˇcn´ıch Technologi´ı Vysok´e uˇcen´ı technick´e v Brnˇe
Z´ aklady s´ıt´ı CCNA1 modul ˇc.2
Datum: 13. bˇrezna 2007 Autor: Jakub Kubal´ık Michal Vacek
[email protected] [email protected]
Obsah 1 Terminologie v s´ıt´ıch 1.1 Datov´e s´ıtˇe . . . . . . . . . . 1.2 Historie s´ıt´ı . . . . . . . . . . 1.3 S´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı . . . . . . . . . 1.4 Topologie s´ıt´ı . . . . . . . . . 1.5 S´ıt’ov´e protokoly . . . . . . . . 1.6 Lok´aln´ı s´ıtˇe (LAN) . . . . . . 1.7 Rozlehl´e s´ıtˇe (WAN) . . . . . 1.8 Metropolitn´ı s´ıtˇe (MAN) . . . 1.9 S´ıtˇe SAN . . . . . . . . . . . . 1.10 Virtu´aln´ı priv´atn´ı s´ıtˇe (VPN) 1.11 Intranet a extranet . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . .
2 2 2 3 3 4 4 5 5 5 5 5
ˇ ıˇ 2 S´ rka p´ asma 2.1 V´ yznam ˇs´ıˇrky p´asma . . . 2.2 Analogie ˇs´ıˇrky p´asma . . . 2.3 Mˇeˇren´ı ˇs´ıˇrky p´asma . . . . 2.4 Omezen´ı . . . . . . . . . . 2.5 Propustnost . . . . . . . . 2.6 Vztahy pro datov´ y pˇrenos
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
5 5 6 6 6 6 7
3 S´ıt’ov´ e modely 3.1 Vyuˇzit´ı vrstev k vysvˇetlen´ı datov´e komunikace 3.2 Vrstvov´ y model OSI . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Peer-to-peer komunikace . . . . . . . . . . . . 3.4 TCP/IP model . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5 Srovn´an´ı TCP/IP a OSI modelu . . . . . . . . 3.5.1 Podobnosti . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.2 Odliˇsnosti . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
7 . 7 . 7 . 8 . 9 . 10 . 10 . 10
A Ot´ azky a u ´ koly
. . . . . .
. . . . . .
11
´ Uvod Tento text vysvˇetluje uˇzivateli s´ıt´ı, ale i s´ıt’ov´emu odborn´ıkovi z´akladn´ı pohled na s´ıt’ov´e technologie, d˚ uleˇzit´ y faktor pro volbu technologie a tak´e logick´e ˇclenˇen´ı s´ıt’ov´e komunikace do funkˇcnˇe nez´avisl´ ych vrstev. ˇıˇrka p´asma je jedn´ım z nejv´ S´ yznamnˇejˇs´ıch faktor˚ u pˇri n´avrhu s´ıtˇe, tou se zab´ yv´a kapitola ’ 2. Vrstvov´e modely se pouˇz´ıvaj´ı k vysvˇetlen´ı s´ıt ov´ ych funkc´ı. Vrstvov´ ymi modely se zab´ yv´a ˇ c bude o dvou nejv´ kapitola 3. Reˇ yznamnˇejˇs´ıch modelech a to Open System Interconnection (OSI) model a Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) model. Tak´e se budeme zab´ yvat rozd´ıly tˇechto dvou model˚ u. Okrajovˇe se zm´ın´ıme tak´e o historii s´ıt´ı. D´ale o nˇekter´ ych s´ıt’ov´ ych zaˇr´ızen´ıch a r˚ uzn´ ych typech fyzick´ ych a logick´ ych topologi´ı. Definujeme si a srovn´ame s´ıtˇe z pohledu rozlohy a vyuˇzit´ı - s´ıtˇe LAN, MAN, WAN, SAN a VPN.
1
Terminologie v s´ıt´ıch
1.1
Datov´ e s´ıtˇ e
Datov´e s´ıtˇe vznikly jako v´ ysledek firemn´ıch aplikac´ı a projekt˚ u, kter´e byly naps´any pro mikropoˇc´ıtaˇce. Mikropoˇc´ıtaˇce vˇsak nebyly propojeny a nebyla zde ˇz´adn´a efektivn´ı cesta jak sd´ılet data. Sd´ılen´ı dat pomoc´ı pˇrenosu na pruˇzn´ ych disc´ıch bylo velmi neefektivn´ı a pˇri zmˇenˇe dat jednou osobou bylo nutn´e poˇr´ıdit kopie aktu´aln´ı informace a opˇet ji rozˇs´ıˇrit mezi ostatn´ı osoby. Spoleˇcnosti byly postaveny pˇred nov´ y probl´em: • Jak se vyhnout duplicitˇe zaˇr´ızen´ı nebo zdroj˚ u? • Jak komunikovat efektivnˇe? • Jak s´ıt’ postavit a spravovat? Realizace takov´e poˇc´ıtaˇcov´e s´ıtˇe by spoleˇcnosti umoˇznilo zv´ yˇsit produktivitu a uˇsetˇrit pen´ıze. S´ıtˇe se rozˇs´ıˇrili tak rychle, jak byly vyv´ıjeny technologie a s´ıt’ov´e produkty. Prvn´ı v´ yznamn´ y rozvoj v s´ıt´ıch se objevil na poˇc´atku 80. let a to i pˇresto, ˇze nebyl standardizov´an. V polovinˇe 80. let byly s´ıt’ov´e technologie vyv´ıjeny s r˚ uzn´ ym, navz´ajem nekompatibiln´ım ’ hardwarem i softwarem. Kaˇzd´a spoleˇcnost, kter´a se zab´ yvala s´ıt ov´ ymi technologiemi mˇela svoje vlastn´ı firemn´ı standardy. Nar˚ ustala tak obt´ıˇznost pˇri snah´ach komunikace v´ıce spoleˇcnost´ı s r˚ uzn´ ymi technologiemi. S´ıt’ov´e vybaven´ı tak ˇcasto muselo b´ yt nahrazeno za novou technologii. Jedn´ım z prvn´ıch ˇreˇsen´ı bylo vytvoˇren´ı standardu LAN (Local-Area Network). Ten poskytoval otevˇren´ y seznam pravidel, kter´e spoleˇcnosti vyuˇz´ıvali k vytv´aˇren´ı s´ıt’ov´eho hardwaru a softwaru. V´ ysledkem tak bylo, ˇze vybaven´ı r˚ uzn´ ych spoleˇcnost´ı se st´avalo kompatibiln´ım. To poskytlo stabilitu v aplikac´ıch s´ıt´ı LAN. Nov´e technologie si vyˇzadovali sd´ılen´ı informac´ı nejen v r´amci firmy, ale tak´e mezi v´ıce ˇ sen´ım bylo vytvoˇren´ı metropolitn´ıch s´ıt´ı MAN (Metropolitanpoboˇckami nebo spoleˇcnostmi. Reˇ Area Network) a rozlehl´ ych s´ıt´ı WAN (Wide-Area Network).
1.2
Historie s´ıt´ı
Historie poˇc´ıtaˇcov´ ych s´ıt´ı je rozs´ahl´a a v pr˚ ubˇehu 35 let zas´ahla mnoho lid´ı po cel´em svˇetˇe. Ve 40. letech byly poˇc´ıtaˇce velk´a elektromechanick´a zaˇr´ızen´ı kter´a mˇela velkou poruchovost. 2
V roce 1947 vyn´alez polovodiˇcov´eho tranzistoru otevˇrel nov´e moˇznosti pro vytv´aˇren´ı menˇs´ıch a spolehlivˇejˇs´ıch poˇc´ıtaˇc˚ u. V 50. letech byly data a programy uloˇzeny na dˇern´ ych ˇst´ıtc´ıch. Koncem 50. let integrovan´e obvody kombinovali nˇekolik, dnes miliony tranzistor˚ u na jednom kusu polovodiˇce. V roce 1977 spoleˇcnost Apple Computer pˇredstavila mikro-poˇc´ıtaˇce zn´am´e jako Mac. A v roce 1981 IBM pˇredstavila prvn´ı osobn´ı poˇc´ıtaˇc. Pr´avˇe uˇzivatelsky pˇr´atelsk´e Mac, IBM PC s otevˇrenou architekturou a pozdˇejˇs´ı mikro-miniaturizace integrovan´ ych obvod˚ u umoˇznila rozˇs´ıˇren´ı poˇc´ıtaˇc˚ u do spoleˇcnost´ı a do dom´acnost´ı. V polovinˇe 80. let uˇzivatel´e zaˇcali ke sd´ılen´ı soubor˚ u vyuˇz´ıvat modem˚ u. Jednalo se o pointto-point, nebo vyt´aˇcen´e spojen´ı. Tento koncept vyuˇz´ıval centr´aln´ıho poˇc´ıtaˇce, ke kter´emu se uˇzivatel pˇripojil, zanechal na nˇem zpr´avu, popˇr. zpr´avu vyzvedl - koncept je podobn´ y uploadu a downloadu soubor˚ u. Nev´ yhodou tohoto konceptu bylo pˇr´ım´e pˇripojen´ı a centr´aln´ı poˇc´ıtaˇc tak musel zahrnovat tolik modem˚ u, kolik bylo souˇcasnˇe pˇripojen´ ych uˇzivatel˚ u. Mezi 60. a 90. minul´eho stolet´ı U.S. Department of Defense (DoD) vyvinula velkou spolehlivou rozlehlou s´ıt’ (WAN) pro vojensk´e a vˇedeck´e u ´ˇcely. Technologie umoˇzn ˇovala souˇcasn´e propojen´ı v´ıce poˇc´ıtaˇc˚ u dohromady spousty r˚ uzn´ ymi cestami. S´ıt’ sama rozhoduje, jakou cestou budou data doruˇcena a jedno spojen´ı m˚ uˇze b´ yt souˇcasnˇe sd´ıleno v´ıce poˇc´ıtaˇci. Pozdˇeji tato s´ıt’ tvoˇrila internet.
1.3
S´ıt’ov´ a zaˇ r´ızen´ı
S´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı se ˇrad´ı do dvou skupin. Prvn´ı jsou koncov´a zaˇr´ızen´ı, jako napˇr´ıklad poˇc´ıtaˇce, tisk´arny, scannery apod. Druhou skupinou jsou s´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı, kter´a propojuj´ı koncov´a zaˇr´ızen´ı. Koncov´ ym zaˇr´ızen´ım se nˇekdy tak´e ˇr´ık´a hosti. Host je k s´ıt’ov´emu mediu pˇripojen prostˇrednictv´ım ’ s´ıt ov´e karty (NIC). S´ıt’ov´e kartˇe jako perifern´ımu zaˇr´ızen´ı se nˇekdy ˇr´ık´a s´ıt’ov´ y adapt´er. Kaˇzd´a s´ıt’ov´a karta je rozliˇsena unik´atn´ım k´odem - MAC (Media Access Control) adresa. S´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı umoˇzn ˇuj´ı rozdˇelovat a spojovat kabelov´a spojen´ı, pˇrev´adˇet datov´e form´aty a ˇr´ıdit pˇrenos. Mezi tato zaˇr´ızen´ı patˇr´ı opakovaˇce, rozboˇcovaˇce, mosty, pˇrep´ınaˇce a smˇerovaˇce. Opakovaˇ c regeneruje pˇrijat´ y sign´al kter´ y byl poˇskozen z d˚ usledku zeslaben´ı. Neprov´ad´ı ˇz´adn´e operace s pˇrijat´ ymi daty. Rozboˇ covaˇ c spojuje hosty a umoˇzn ˇuje jim vidˇet ostatn´ı jako samostatnou jednotku. Rozboˇcovaˇc m˚ uˇze b´ yt aktivn´ı a pasivn´ı. Most pˇrev´ad´ı form´at dat a zajiˇst’uje jednoduchou spr´avu pˇrenosu. D´ale urˇcuje, zda data projdou pˇres most, nebo ne. To zvyˇsuje efektivitu s´ıtˇe. Pˇ rep´ınaˇ c rozˇsiˇruje moˇznosti spr´avu datov´eho pˇrenosu. Rozhoduj´ı, kter´ ym spojen´ım maj´ı data odej´ıt a pouze tam je odeˇsle. Smˇ erovaˇ c m´a vˇsechny dosud vyjmenovan´e pˇrednosti. Regeneruje sign´al, sdruˇzuje v´ıce spojen´ı, pˇrev´ad´ı form´at dat, a spravuje datov´ y pˇrenos. Nav´ıc se m˚ uˇze pˇripojovat i k WAN s´ıt´ım.
1.4
Topologie s´ıt´ı
Jedna ˇc´ast definuje fyzickou strukturu s´ıtˇe (fyzickou topologii), ta pˇredstavuje aktu´aln´ı rozloˇzen´ı spoj˚ u nebo m´edia. Druh´a ˇc´ast definuje logickou strukturu, kter´a pˇredstavuje zp˚ usob jak´ ym host pˇristupuje k m´ediu. Mezi fyzick´e topologie patˇr´ı:
3
Sbˇ ernicov´ a topologie vyuˇz´ıv´a p´ateˇrn´ı kabel zakonˇcen´ y na obou konc´ıch a vˇsichni hosti se pˇripojuj´ı pˇr´ımo k tomuto kabelu. Kruhov´ a topologie propojuje kaˇzd´eho n´asleduj´ıc´ıho hosta k tomu pˇredchoz´ımu a posledn´ıho k prvn´ımu, a dohromady tak tvoˇr´ı kruh. Topologie hvˇ ezda propojuje vˇsechny kabely do jednoho centr´aln´ıho bodu. Rozˇ s´ıˇ ren´ a hvˇ ezda spojuje jednotliv´e hvˇezdy dohromady pomoc´ı rozboˇcovaˇc˚ u nebo pˇrep´ınaˇc˚ u. Hierarchick´ a topologie je podobn´a rozˇs´ıˇren´e hvˇezdˇe, ale nam´ısto propojov´an´ı pˇrep´ınaˇc˚ u je syst´em pospojov´an k poˇc´ıtaˇci, kter´ y kontroluje pˇrenos v topologii. Mesh topologie je navrˇzena tak, aby poskytovala co nejvˇetˇs´ı ochranu proti ztr´atˇe spojen´ı. Vyuˇz´ıv´a se napˇr´ıklad v atomov´ ych elektr´arn´ach. Jednoduˇse ˇreˇceno, kaˇzd´ y host je propojen se vˇsemi ostatn´ımi. Logick´a topologie pˇredstavuje zp˚ usob, jak´ ym host komunikuje prostˇrednictv´ım m´edia. Dva nejˇcastˇejˇs´ı typy logick´e topologie jsou ,,broadcast” a ,,token passing”. Broadcast pˇredstavuje komunikaci, kdy data od jednoho hosta jsou odesl´ana vˇsem ostatn´ım na m´ediu. Pˇr´ıkladem je Ethernet. Token passing je topologie, kdy speci´aln´ı r´amec (tzv. token) proch´az´ı vˇsemi hosty. Ve chv´ıli kdy host obdrˇz´ı token, m´a pr´avo odeslat data. Pokud host nem´a ˇz´adn´a data k odesl´an´ı, pˇred´a token dalˇs´ımu hostu a cel´ y proces se st´ale opakuje. Pˇr´ıkladem jsou technologie ,,Token Ring” nebo ,,Fiber Distributed Data Interface” (FDDI).
1.5
S´ıt’ov´ e protokoly
Protokol je form´aln´ı popis seznamu pravidel a konvenc´ı, kter´e urˇcuj´ı jednotliv´e aspekty jak zaˇr´ızen´ı na s´ıti komunikuj´ı. Protokol urˇcuje form´at, ˇcasov´an´ı, sled a kontrolu chyb pˇri datov´e komunikaci. Protokol urˇcuje veˇsker´e aspekty datov´e komunikace kter´e zahrnuj´ı: • Jak je fyzicky s´ıt’ vybudov´ana • Jak se poˇc´ıtaˇce pˇripojuj´ı do s´ıtˇe • Jak se data form´atuj´ı pro pˇrenos • Jak jsou data odesl´ana • Jak se vypoˇr´adat s chybami
1.6
Lok´ aln´ı s´ıtˇ e (LAN)
Lok´aln´ı s´ıtˇe se skl´adaj´ı z n´asleduj´ıc´ıch komponent: poˇc´ıtaˇce, s´ıt’ov´e karty, perifern´ı zaˇr´ızen´ı, s´ıt’ov´a m´edia a s´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı. Umoˇzn ˇuj´ı podnik˚ um lok´alnˇe sd´ılet soubory a tisk´arny, provozovat intern´ı komunikaci. Zde se uplatˇ nuj´ı technologie jako napˇr´ıklad Ethernet, Token Ring, FDDI.
4
1.7
Rozlehl´ e s´ıtˇ e (WAN)
Rozlehl´e s´ıtˇe propojuj´ı jednotliv´e lok´aln´ı s´ıtˇe, kter´e poskytuj´ı pˇr´ıstup k poˇc´ıtaˇc˚ um. Rozlehl´e s´ıtˇe vyuˇz´ıvaj´ı technologi´ı pro komunikaci na vˇetˇs´ı vzd´alenosti, proto umoˇzn ˇuj´ı propojen´ı s´ıt´ı v r´amci rozs´ahl´ ych geografick´ ych oblast´ı. D´ale poskytuj´ı komunikaci v re´aln´em ˇcase a na neomezenou dobu. Konkr´etnˇe pak e-mail, Internet, pˇrenos soubor˚ u a dalˇs´ı. Rozlehl´e s´ıtˇe zahrnuj´ı dalˇs´ı zaˇr´ızen´ı a technologie jako napˇr´ıklad modemy, ISDN (Integrated Services Digital Network), DSL (Digital subscriber line), Frame Relay, T1, E1, T3, E3 nebo SONET (Synchronous Optical Network).
1.8
Metropolitn´ı s´ıtˇ e (MAN)
Metropolitn´ı s´ıt’ se obvykle skl´ad´a ze dvou nebo v´ıce s´ıt´ı LAN v r´amci menˇs´ı oblasti nebo obce, napˇr´ıklad banka s v´ıce poboˇckami. Takov´e s´ıtˇe vˇetˇsinou pouˇz´ıvaj´ı priv´atn´ı linky, nebo komerˇcn´ı optick´e linky. Obˇcas je moˇzn´e pouˇz´ıt i bezdr´atovou technologii.
1.9
S´ıtˇ e SAN
SAN (Storage-area network) je vyhrazen´a vysokorychlostn´ı s´ıt’ vyuˇz´ıvan´a k pˇrenosu dat mezi servery a uloˇziˇsti dat. Jelikoˇz je vyhrazen´a, jsou vylouˇcen´ y jak´ekoli konflikty mezi klienty a servery. S´ıtˇe SAN zajiˇst’uj´ı syst´emu vysok´ y v´ ykon datov´e komunikace, dosaˇzitelnost do vzd´alenosti 10km a rozˇsiˇritelnost, co se t´ yˇce dostupnosti technologi´ı - relokace, z´alohov´an´ı, migrace nebo replikace dat.
1.10
Virtu´ aln´ı priv´ atn´ı s´ıtˇ e (VPN)
VPN je priv´atn´ı s´ıt’ vytvoˇren´a skrze veˇrejnou s´ıt’, napˇr. internet. Prostˇrednictv´ım tˇechto s´ıt´ı m˚ uˇze napˇr´ıklad zamˇestnanec pˇristupovat ze vzd´alen´eho m´ısta k neveˇrejn´e s´ıti sv´e spoleˇcnosti a to zabezpeˇcen´ ym spojen´ım, jako by byl pˇr´ımo v priv´atn´ı s´ıti. Dalˇs´ı v´ yhodou je, ˇze pˇr´ıstup k takov´e s´ıti je umoˇznˇen jen urˇcen´ ym host˚ um, napˇr´ıklad zamˇestnanc˚ um dan´e spoleˇcnosti.
1.11
Intranet a extranet
Prvn´ım zp˚ usobem vyuˇzit´ı LAN s´ıtˇe je intranet. Pro pˇr´ıstup k webu intranetu je, na rozd´ıl od veˇrejn´eho, nutn´e m´ıt pˇr´ıstup do intern´ı s´ıtˇe organizace. Naproti tomu extranet je zaloˇzen na internetu a pˇr´ıstup je moˇzn´ y odkudkoli. Zabezpeˇcen´ y pˇr´ıstup je pak zajiˇstˇen prostˇrednictv´ım identifikace pomoc´ı uˇzivatelsk´eho jm´ena a hesla.
ˇ ıˇ S´ rka p´ asma
2 2.1
V´ yznam ˇ s´ıˇ rky p´ asma
ˇıˇrka p´asma je definovan´a jako mnoˇzstv´ı informace, kter´e m˚ S´ uˇze proj´ıt s´ıt´ı za jednotku ˇcasu. Pro pochopen´ı je nutn´e vˇedˇet: ˇıˇrka p´asma je koneˇcn´a, kaˇzd´e m´edium m´a sv´e limity dan´e fyzik´aln´ımi z´akony - i kdyˇz • S´ pˇresn´ y limit je nˇekdy tˇeˇzk´e definovat.
5
ˇıˇrka p´asma nen´ı zadarmo. Uˇzivatel ze znalosti ˇs´ıˇrky p´asma m˚ • S´ uˇze uˇsetˇrit pen´ıze uˇz pˇri rozhodnut´ı, jak´e vybaven´ı nakoupit. ˇıˇrka p´asma je v´ • S´ yznamn´ ym faktorem pˇri anal´ yze a n´avrhu s´ıtˇe. Dalˇs´ım v´ yznamn´ ym faktorem je odvozen´a propustnost s´ıtˇe. • N´aroky na ˇs´ıˇrku p´asma st´ale rostou, zvl´aˇstˇe s n´astupem nov´ ych technologi´ı jako pˇrenos videa a audia nebo IP telefonie.
2.2
Analogie ˇ s´ıˇ rky p´ asma
Z definice je ˇs´ıˇrka p´asma mnoˇzstv´ı propuˇstˇen´e informace m´ediem za ˇcasovou jednotku. Pro snadnˇejˇs´ı pochopen´ı ˇs´ıˇrky p´asma se nˇekdy pouˇz´ıvaj´ı analogie z jin´ ych odvˇetv´ı jako napˇr.: ˇıˇrku p´asma zde m˚ Analogie vodovodu. S´ uˇzeme pˇrirovnat k ˇs´ıˇrce potrub´ı, kter´ ym teˇce voda jako analogie dat. Jako s´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı si zde m˚ uˇzeme pˇredstavit ˇcerpadla, ventily, odboˇcky apod. ˇıˇrkou p´asma se zde mysl´ı poˇcet pruh˚ Analogie d´ alnic. S´ u silnice po kter´ ych jezd´ı auta jako pakety proch´az´ı s´ıt´ı. Zaˇr´ızen´ımi zde jsou pˇr´ıpojn´e pruhy, semafory, znaˇcky nebo mapy.
2.3
Mˇ eˇ ren´ı ˇ s´ıˇ rky p´ asma
Z´akladn´ı jednotkou ˇs´ıˇrky p´asma je bps (bits per second) nebo-li bity za sekundu a ud´av´a, kolik bit˚ u projde dan´ ym m´ıstem za jednu sekundu. Tato jednotka b´ yv´a vˇsak pˇr´ıliˇs mal´a, proto se ˇcastˇeji pouˇz´ıvaj´ı tis´ıce bit˚ u za sekundu (kbps), miliony bit˚ u za sekundu (Mbps), miliardy bit˚ u za sekundu (Gbps) pˇr´ıpadnˇe i vyˇsˇs´ı jednotky.
2.4
Omezen´ı
ˇıˇrka p´asma je z´avisl´a na typu pouˇzit´eho m´edia a na pouˇzit´e LAN ˇci WAN technologii. Rozd´ılnˇe S´ parametry n´am poskytuj´ı kˇr´ıˇzen´e dvoulinky, koaxi´aln´ı kabely, optick´a vl´akna ˇci bezdr´atov´e technologie. Napˇr´ıklad kˇr´ıˇzen´a dvoulinka (UTP) m´a teoretick´ y limit pˇres 1 Gbps, ale praktikovateln´e typy ehternetu jsou 10BASE-T, 100BASE-TX nebo 1000BASE-TX. Nav´ıc ˇs´ıˇrka p´asma je ovlivnˇena tak´e metodou k´odov´an´ı dat, s´ıt’ovou kartou a dalˇs´ımi pouˇzit´ ymi s´ıt’ov´ ymi zaˇr´ızen´ımi.
2.5
Propustnost
ˇıˇrka p´asma je maxim´aln´ı mnoˇzstv´ı dat, kter´e je moˇzn´e pˇren´est v urˇcen´e dobˇe. Je d´ana speS´ cifikac´ı pouˇzit´e technologie. Propustnost s´ıtˇe se vˇsak v ˇcase r˚ uznˇe mˇen´ı a je z´avisl´a na mnoha faktorech, napˇr.: • Pouˇzit´a s´ıt’ov´a zaˇr´ızen´ı • Typ pˇren´aˇsen´ ych dat • S´ıt’ov´a topologie • Poˇcet aktu´alnˇe pˇripojen´ ych uˇzivatel˚ u 6
• Uˇzivatelsk´ y poˇc´ıtaˇc nebo server • Nap´ajec´ı podm´ınky
2.6
Vztahy pro datov´ y pˇ renos
Pˇri n´avrhu s´ıtˇe je ˇs´ıˇrka p´asma v´ yznamn´ ym faktorem. Administr´ator se m˚ uˇze rozhodovat na z´akladˇe znalosti, jak´ y typ dat a v jak´em mnoˇzstv´ı bude pˇren´aˇsen s´ıt´ı. K tomu mu mohou pomoci jednoduch´e vztahy: Ide´aln´ı podm´ınky T =
BW P T S
Typick´e podm´ınky
S BW
T =
S P
Maxim´aln´ı teoretick´a ˇs´ıˇrka p´asma nejpomalejˇs´ı linky mezi zdrojov´ ym hostem a c´ılov´ ym hostem (v bitech za sekundu) Aktu´aln´ı propustnost v momentˇe pˇrenosu (tak´e v bitech za sekundu) ˇ potˇrebn´ Cas y pro pˇrenos souboru (mˇeˇren´ y v sekund´ach) Velikost souboru v bitech
Pˇri v´ ypoˇctech by vˇsak mˇel b´ yt br´an ohled na to, ˇze ve velikosti souboru nen´ı zahrnuta vˇsechna reˇzie spojena s pˇrenosem. Pˇri dosazov´an´ı je tak´e nutn´e sledovat, aby jednotliv´e parametry mˇeli stejn´e jednotky.
3 3.1
S´ıt’ov´ e modely Vyuˇ zit´ı vrstev k vysvˇ etlen´ı datov´ e komunikace
Rozdˇelen´ı komunikace mezi dvˇema poˇc´ıtaˇci do vrstev usnadˇ nuje pochopen´ı nˇekter´ ych princip˚ u a specializace proces˚ u, kter´e pˇri komunikaci prob´ıhaj´ı. Kaˇzd´a vrstva na jedn´e stranˇe komunikuje se stejnou vrstvou na druh´e stranˇe, je to d´ano t´ım, ˇze obˇe vrstvy obsahuj´ı stejn´ y protokol a pravidla, aby byly schopny se dorozumˇet. Protokol na jedn´e vrstvˇe prov´ad´ı specifikovan´ y soubor operac´ı s daty a pˇripravuje je pro odesl´an´ı. Po zpracov´an´ı jsou data pˇred´ana dalˇs´ı vrstvˇe, kter´a prov´ad´ı zase jin´ y soubor operac´ı. Po odesl´an´ı dat k pˇr´ıjemci se data upravuj´ı v opaˇcn´em poˇrad´ı neˇz na stranˇe odes´ılatele (jinak ˇreˇceno vrac´ı se operace proveden´e na stranˇe odes´ılatele reverzn´ımi protokoly). Protokol na jedn´e vrstvˇe pak data nepˇred´av´a n´asleduj´ıc´ı vrstvˇe, ale t´e pˇred n´ı.
3.2
Vrstvov´ y model OSI
V poˇc´atc´ıch s´ıt’ov´ ych technologi´ı, kdy spoleˇcnosti objevili jejich velk´e v´ yhody, se zaˇcali rapidnˇe rozˇsiˇrovat i pˇresto, ˇze nebyly standardizovan´e a existovalo spoustu odliˇsn´ ych technologi´ı, kter´e nebyly kompatibiln´ı. To iniciovalo Mezin´arodn´ı Organizaci pro Standardizace (ISO) ke zkoum´an´ı s´ıt’ov´ ych model˚ u, jako napˇr´ıklad Digital Equipment Corporation net (DECnet), Systems Network Architecture (SNA) nebo TCP/IP, aby naˇsla nˇejak´ y kompromis pravidel 7
pro s´ıt’ov´e technologie. To vedlo k vytvoˇren´ı referenˇcn´ıho modelu, kter´ y pomohl obchodn´ık˚ um vytv´aˇret s´ıtˇe kompatibiln´ı s ostatn´ımi. Open System Interconnection (OSI) referenˇcn´ı model byl vypuˇstˇen v roce 1984 jako jak´ ysi ’ popisn´ y model. Ten zajistil zv´ yˇsit kompatibility s mnoha s´ıt ov´ ymi technologiemi r˚ uzn´ ych v´ yrobc˚ u po cel´em svˇetˇe. Pozdˇeji se stal jak´ ymsi prim´arn´ım modelem pro s´ıt’ov´e technologie a spoustu jin´ ych model˚ u z nˇej vych´az´ı. Referenˇcn´ı model OSI je tak´e povaˇzov´an jako v´ yborn´ y n´astroj pro ˇskolen´ı nov´ ych technik˚ u v oboru s´ıt’ov´ ych technologi´ı. Model OSI rozdˇeluje komunikaci do 7 vrstev, coˇz pˇrin´aˇs´ı ˇradu v´ yhod: • Kaˇzd´a vrstva m˚ uˇze obsahovat vlastn´ı spr´avu, coˇz zvyˇsuje celkovou konfigurovatelnost. • Standardizovan´e s´ıt’ov´e komponenty umoˇzn ˇuj´ı mnoha v´ yrobc˚ um dalˇs´ı v´ yvoj a podporu. • Umoˇzn ˇuj´ı r˚ uzn´ ym typ˚ um s´ıt’ov´eho hardwaru a softwaru spolu komunikovat. • Jak´akoli zmˇena v jedn´e vrstvˇe neovlivˇ nuje ostatn´ı vrstvy. • Rozdˇeluje komunikaci do menˇs´ıch ˇc´ast´ı, kter´e je snadnˇejˇs´ı pochopit.
3.3
7
Aplikaˇ cn´ı
Aplikaˇcn´ı s´ıt’ov´e procesy jako napˇr. e-mail, pˇrenos soubor˚ u nebo emulace termin´alu
6
Prezentaˇ cn´ı
Reprezentace dat, coˇz zahrnuje form´at dat, jejich struktura a ˇcitelnost pro c´ılov´ y syst´em
5
Relaˇ cn´ı
Vnitˇrn´ı komunikace zahrnuj´ıc´ı ustaven´ı, spr´avu a ukonˇcen´ı relace mezi aplikacemi
4
Transportn´ı
End-to-end spojen´ı - zajiˇst’uje spolehlivost pˇrenosu, ustaveni, spr´avu a ukonˇcen´ı virtu´aln´ıch spojen´ı, d´ale detekci chyb a ˇr´ızen´ı informaˇcn´ıho toku
3
S´ıt’ov´ a
Logick´e adresov´an´ı a v´ybˇer nejlepˇs´ı cesty s´ıt´ı (tzv. smˇerov´an´ı)
2
Linkov´ a
Pˇr´ım´e ˇr´ızen´ı linky a pˇr´ıstup k m´ediu - zajiˇst’uje spolehliv´ y pˇrenos dat pˇres m´edium, fyzick´e adresov´an´ı, s´ıt’ovou topologii, oznamov´an´ı chyb, spr´avn´e ˇrazen´ı pˇr´ıchoz´ıch r´amc˚ u a ˇr´ızen´ı toku
1
Fyzick´ a
Bin´arn´ı pˇrenos - specifikuje kabely, konektory, napˇet’ov´e u ´rovnˇe a ˇcasov´an´ı
Peer-to-peer komunikace
Ve smyslu, jak´ ym data proch´azej´ı vrstvami od zdrojov´eho hosta k c´ılov´emu, kaˇzd´a vrstva komunikuje se stejnou na druh´e stranˇe - tomu se ˇr´ık´a peer-to-peer komunikace (v pˇrekladu moˇzn´a nepˇresnˇe p´ar s p´arem). Bˇehem tohoto procesu si kaˇzd´a vrstva vymˇen ˇuje tzv. PDU (protocol data units). Pro pˇred´an´ı dat (PDU) dalˇs´ı vrstvˇe se nejprve provede tzv. ,,enkapsulace”. To je proces, pˇri kter´e se k dat˚ um pˇrid´avaj´ı dalˇs´ı informace (hlaviˇcky apod.). 8
U vrstev 7, 6 a 5 jsou PDU data. Vrstva 4 rozdˇeluje data do segment˚ u a pˇrid´av´a k nim informaci o poˇrad´ı a dalˇs´ı potˇrebn´e informace pro opˇetovn´e sloˇzen´ı segmentu do dat. PDU je tedy u t´eto vrstvy segment. Vrstva 3 m´a za u ´kol ˇr´ıdit proces pˇrenosu dat skrz internet, k tomu je potˇreba pˇridat k segment˚ um hlaviˇcku s logickou adresou zdroje a c´ıle. Na t´eto vrstvˇe pak vznikaj´ı PDU zvan´e pakety. Vrstva 2 k paket˚ um pˇrid´av´a informace spojen´e s funkcemi linkov´e vrstvy jako napˇr. fyzick´a adresa. PDU linkov´e vrstvy jsou r´amce. Fyzick´a vrstva pak r´amce k´oduje do posloupnosti nul a jedniˇcek a pos´ıl´a je pˇres m´edium.
3.4
TCP/IP model
TCP/IP model je historick´ y a technick´ y standard internetu. Vytvoˇrila ho spoleˇcnost Department of Defense (Dod), kter´a chtˇela vytvoˇrit s´ıt’, kter´a by zvl´adla vˇsechny extr´emn´ı podm´ınky. Mˇela by fungovat na r˚ uzn´ ych typech m´edi´ı a kdykoli za jak´ ychkoli podm´ınek. TCP/IP byl od poˇc´atku vytv´aˇren jako otevˇren´ y, a to mu umoˇznilo rychle se prosadit jako standard. Aplikaˇ cn´ı Prezentaˇ cn´ı Relaˇ cn´ı Transportn´ı S´ıt’ov´ a Linkov´ a Fyzick´ a
Aplikaˇ cn´ı Transportn´ı Internetov´ a Pˇ r´ıstup k m´ ediu
Aˇckoli nˇekter´e vrstvy modelu TCP/IP maj´ı stejn´ y n´azev jako vrstvy modelu OSI, nemusej´ı si pˇresnˇe odpov´ıdat. Napˇr´ıklad aplikaˇcn´ı vrstva nav´ıc v sobˇe zahrnuje funkce vrstvy prezentaˇcn´ı a relaˇcn´ı modelu OSI. Na transportn´ı vrstvˇe pracuje protokol TCP, kter´ y zajiˇst’uje spolehlivou, komunikace s minim´aln´ım poˇctem chyb. Je to protokol orientovan´ y na spojen´ı, tzn. ˇze aplikaci se pˇri komunikaci vytvoˇr´ı virtu´aln´ı spojen´ı, kter´e ve skuteˇcnosti nemus´ı b´ yt trval´e. Internetov´a vrstva zajiˇst’uje odesl´an´ı dat a pˇr´ıjem dat bez z´avislosti na to, jakou cestou ˇsla a d´ale vyb´ır´a optim´aln´ı cestu, kterou data budou proch´azet. Na t´eto vrstvˇe pracuje protokol IP. Nejniˇzˇs´ı vrstva zajiˇst’uje funkce fyzick´e a linkov´e vrstvy modelu OSI. V´ yˇcet nˇekter´ ych protokol˚ u pracuj´ıc´ıch na jednotliv´ ych vrstv´ach: Aplikaˇ cn´ı
File Transfer Protocol (FTP) Hypertext Transfer Protocol (HTTP) Simple Main Transfer Protocol (SMTP) Domain Name System (DNS) Trivial File Transfer Protocol (TFTP)
Transportn´ı Transport Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP) Internetov´ a
Internet Protocol (IP)
9
3.5 3.5.1
Srovn´ an´ı TCP/IP a OSI modelu Podobnosti
• Oba modely obsahuj´ı aplikaˇcn´ı vrstvu • Funkce transportn´ı vrstvy a vrstev s´ıt’ov´e a internet jsou srovnateln´e • Oba modely jsou vyuˇz´ıv´any v s´ıt’ov´ ych technologi´ıch • Oba modely pracuj´ı na pˇrep´ınan´e s´ıti 3.5.2
Odliˇ snosti
• Model TCP/IP do aplikaˇcn´ı vrstvy zahrnuje prezentaˇcn´ı a relaˇcn´ı vrstvu modelu OSI • TCP/IP kombinuje linkovou a fyzickou vrstvu do vrstvy pˇr´ıstupu k m´ediu • TCP/IP se zd´a jednoduˇsˇs´ı, protoˇze obsahuje m´enˇe vrstev • Internet je zaloˇzen na modelu TCP/IP, proto nen´ı model OSI tak ˇcasto pouˇz´ıv´am v praxi, ale sp´ıˇse jako pr˚ uvodce pˇri studov´an´ı s´ıt´ı • Model OSI obsahuje v´ıce detail˚ u, coˇz je vhodn´e pr´avˇe pˇri v´ yuce nebo pˇri odhalov´an´ı chyb pˇri budov´an´ı s´ıt´ı
10
A
Ot´ azky a u ´ koly • Vysvˇetlete v´ yznam ˇs´ıˇrky p´asma v s´ıt’ov´ ych technologi´ıch • Vysvˇetlete rozd´ıl mezi ˇs´ıˇrkou p´asma a propustnost´ı • Uved’te vztah pro v´ ypoˇcet pˇrenosov´e rychlosti dat • Vysvˇetlete proˇc se pro popis s´ıt’ov´e komunikace pouˇz´ıvaj´ı vrstvov´e modely • Popiˇste vrstvov´ y model OSI • Vyjmenujte v´ yhody vrstvov´eho pˇr´ıstupu k s´ıt’ov´e komunikaci • Oddˇelte a popiˇste v´ yznam vˇsech sedmi vrstev modelu OSI • Rozdˇelte vrstvy modelu TCP/IP a srovnejte s modelem OSI • Popiˇste rozd´ıly a podobnosti obou model˚ u • Struˇcnˇe nastiˇ nte historii s´ıt’ov´ ych technologi´ı • Rozdˇelte zaˇr´ızen´ı vyuˇz´ıvan´a pˇri n´avrhu s´ıt´ı • Vysvˇetlete v´ yznam protokol˚ u vyuˇz´ıvan´ ych v s´ıt´ıch • Definujte LAN, WAN, MAN a SAN • Vysvˇetlete s´ıtˇe VPN a jejich v´ yhody • Popiˇste rozd´ıly mezi intranetem a extranetem
Reference [1] Cisco Networking Academy Program: Curriculum CCNA1 - Network Basics version 3.1, http://www.cisco.com/web/learning/netacad/index.html
11
