Internet a jeho služby Ing. Kateřina Ježková
Osnova předmětu (1) 1. Princip, funkce a vznik historie Internetu. 2. Důležité protokoly - komunikační, transportní, aplikační. 3. Adresy na Internetu - číselná IP, jmenná DNS a URL adresa. 4. Převod DNS adresy na IP. 5. Principy a způsoby připojení na Internet. 6. Připojení ke vzdálenému počítači. 7. Služba FTP - princip a jeho využití pro přenos souborů. 8. Klienti FTP.
Osnova předmětu (2) 9. Elektronická pošta, adresa, schránka, princip elektronické pošty,protokoly SMTP a POP3. 10. Praktické seznámení s poštovním klientem MS Outlook Express. 11. Freemailové servery. Založení další e-mailové schránky na Internetu. 12. Elektronické konference, služba dostupná přes e-mail. 13. Diskusní skupiny, princip a funkce. 14. Informační služba www, ovládání klienta pro prohlížení web stránek, 15. nejdůležitější vyhledávací servery, způsoby vyhledávání informací. 16. Komunikace v reálném čase (Chat, IRC, ICQ).
Co je Internet • • • •
Celosvětová síť Spojuje menší sítě Přenášení informací pomocí protokolu IP Poskytování mnoha služeb
Služby Internetu • • • • • • • • •
WWW stránky Sdílení souborů Telefonování (Skype) Elektronická pošta Elektronické bankovnictví Online komunikace (chat, ICQ, ...) Vyhledávání Katalogy (seznamy WWW stránek) Internetové vyhledávače (hledání podle zadaných podmínek) • Online hry ...
Historie Internetu (1) • 1962 - Vzniká projekt počítačového výzkumu agentury DARPA. • 1969 - Vytvořena experimentální síť ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) , první pokusy s přepojováním uzlů (čtyři uzly). • 1972 - ARPANET rozšířena na cca 20 směrovačů a 50 počítačů, použit protokol NCP (Network Control Protocol). • 1972 - Ray Tomlinson vyvíjí první e-mailový program. • 1973 - Zveřejněn TCP (Transmission Control Protocol). • 1976 - První kniha o ARPANET.
Historie Internetu (2) • 1980 - Experimentální provoz TCP/IP v síti ARPANET, adresace IPv4, protokol DNS, směrovací protokoly. • 1983 - Rozdělení ARPANET na ARPANET (výzkum) a MILNET (Military Network, provoz). TCP/IP přeneseny do komerční sféry (SUN). • 1984 - Vyvinut DNS (Domain Name System). • 1985 - Zahájen program NSFNET, sponzoruje rozvoj sítě ve výši 200 mil. dolarů, první komerční služby. • 1987 - Vzniká pojem „Internet“. • 1987 - V síti je propojeno 27 000 počítačů.
Historie Internetu (3) • 1989 - Tim Berners-Lee publikuje návrh vývoje WWW (Information Management: A Proposal). • 1990 - Tim Berners-Lee a Robert Cailliau publikují koncept hypertextu. • 1990 - Končí ARPANET. • 1991 - Nasazení WWW v evropské laboratoři CERN. • 1993 - Marc Andreessen vyvíjí Mosaic, první WWW prohlížeč, a dává ho zdarma k dispozici.
Historie Internetu (4) • • • • • • • •
1994 - Vyvinut prohlížeč Netscape Navigator. 1994 - Internet se komercionalizuje. 1996 - 55 milionů uživatelů. 1999 - Rozšiřuje se Napster. 2000 - 250 milionů uživatelů. 2003 - 600 milionů uživatelů. 2005 - 900 milionů uživatelů. 2006 - více jak miliarda uživatelů.
Architektura Internetu (1) • Protokolová architektura TCP/IP – definována sadou protokolů pro komunikaci v počítačové síti
• Komunikační protokol – množina pravidel, která určují syntaxi a význam jednotlivých zpráv při komunikaci
Architektura Internetu (2) • Síťová komunikace – rozdělena do čtyř vrstev – výměna informací mezi vrstvami přesně definována – každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě vyšší – komunikace mezi stejnými vrstvami dvou různých systémů je řízena komunikačním protokolem za použití spojení vytvořeného sousední nižší vrstvou
Architektura Internetu (3) • Vrstvy architektury TCP/IP – aplikační vrstva (application layer) – transportní vrstva (transport layer) – síťová vrstva (network layer) – vrstva síťového rozhraní (network interface)
Architektura Internetu (4) • Vrstva síťového rozhraní – nejnižší vrstva umožňuje – přístup k fyzickému přenosovému médiu – specifická pro každou síť v závislosti na její implementaci. – příklady sítí: Ethernet, Token ring, FDDI, X.25, SMDS.
Architektura Internetu (5) • Síťová vrstva – zajišťuje především síťovou adresaci – směrování a předávání datagramů – protokoly: IP, ARP, RARP, ICMP, IGMP, IGRP, IPSEC – implementována ve všech prvcích sítě směrovačích i koncových zařízeních
Architektura Internetu (6) • Transportní vrstva – implementována až v koncových zařízeních (počítačích) – umožňuje přizpůsobit chování sítě potřebám aplikace – poskytuje transportní služby • spojované (protokol TCP, spolehlivý) • nespojované (UDP, nespolehlivý)
Architektura Internetu (7) • Aplikační vrstva – programy (procesy), které využívají přenosu dat po síti ke konkrétním službám pro uživatele – příklady: Telnet, FTP, HTTP, DHCP, DNS. – aplikační protokoly používají vždy jednu ze dvou základních služeb transportní vrstvy: – TCP nebo UDP, případně obě dvě (např. DNS) – porty pro rozlišení aplikačních protokolů • domluvená číselná označení aplikací • každé síťové spojení aplikace je jednoznačně určeno číslem portu a transportním protokolem (a samozřejmě adresou počítače)
Protokoly Internetu – IP protokol (1) • Internet Protocol – je základní protokol síťové vrstvy a celého Internetu – vysílání datagramů na základě síťových IP adres obsažených v jejich záhlaví – poskytuje vyšším vrstvám síťovou službu bez spojení • každý datagram je samostatná datová jednotka, která obsahuje všechny potřebné údaje o adresátovi i odesilateli a pořadovém čísle datagramu ve zprávě • datagramy putují sítí nezávisle na sobě a pořadí jejich doručení nemusí odpovídat pořadí ve zprávě • doručení datagramu není zaručeno, spolehlivost musí zajistit vyšší vrstvy (TCP, aplikace)
Protokoly Internetu – IP protokol (2) • Internet Protocol – stará se dále o segmentaci a znovusestavení datagramů do a z rámců podle protokolu nižší vrstvy (např. ethernet)
• IPv4 (Internet protokol verze 4) – 32 bitové adresy – cca 4 miliardy různých IP adres, dnes nedostačující
• IPv6 – – – – –
Internet protokol verze 6 128 bitové adresy podpora bezpečnosti podpora pro mobilní zařízení jednoduchý přechod z IPv4 (musí podporovat systém, provider)
Protokoly Internetu – ARP • Address Resolution Protocol – protokol síťové vrstvy – používá se k nalezení fyzické adresy (MAC adresy) podle známé IP adresy – v případě potřeby vyšle datagram s informací o hledané IP adrese a adresuje ho všem stanicím v síti – uzel s hledanou adresou reaguje odpovědí s vyplněnou svou MAC adresou – pokud hledaný uzel není ve stejném segmentu, odpoví svou adresou příslušný směrovač – příbuzný protokol RARP (Reverse Address resolution Protocol) má za úkol najít IP adresu na základě fyzické adresy
Protokoly Internetu – ICMP • Internet Control Message Protocol – slouží k přenosu řídících hlášení, která se týkají chybových stavů a zvláštních okolností při přenosu – používá se např. v programu ping pro testování dostupnosti počítače, nebo programem traceroute pro sledování cesty paketů k jinému uzlu
Protokoly Internetu – TCP • Transmission Control Protocol – vytváří virtuální okruh mezi koncovými aplikacemi, tedy spolehlivý přenos dat – Vlastnosti protokolu: • spolehlivá transportní služba, doručí adresátovi všechna data bez ztráty a ve správném pořadí • služba se spojením, má fáze navázání spojení, přenos dat a ukončení spojení • transparentní přenos libovolných dat • plně duplexní spojení, současný obousměrný přenos dat
– Rozlišování aplikací pomocí portů
Protokoly Internetu – UDP • User Datagram Protocol – poskytuje nespolehlivou transportní službu pro takové aplikace, které nepotřebují spolehlivost, jakou má protokol TCP – nemá fázi navazování a ukončení spojení – už první segment UDP obsahuje aplikační data – UDP je používán aplikacemi jako je SNMP, DNS a BOOTP – používá podobně jako TCP čísla portů pro identifikaci aplikačních protokolů
Protokoly Internetu – aplikační protokoly (1) • Aplikační protokoly (služby) – DNS – systém doménových jmen – DHCP – dynamické přidělování IP adres – FTP – přenos souborů po síti – HTTP – přenos hypertextových dokumentů (WWW) – WEBDAV – rozšíření HTTP o práci ze soubory
Protokoly Internetu – aplikační protokoly (2) • Aplikační protokoly (služby) – IMAP (Internet Message Access Protocol) umožňuje manipulovat s jednotlivými e-mail zprávami na poštovním serveru. – IRC (Internet Relay Chat) – jednoduchý chat po internetu. – NNTP (Network News Transfer Protocol) umožňuje číst a umísťovat do sítě zprávy typu news.
Protokoly Internetu – aplikační protokoly (3) • Aplikační protokoly (služby) – NFS (Network File System) – síťový systém souborů, který umožňuje transparentní sdílení vzdálených souborů jakoby byly lokální. – NTLM Autentizační protokol Windows – NTP – synchronizace času (šíření přesného času) – POP3 (Post Office Protocol) – protokol pro získání pošty z poštovního serveru. – SMTP – zasílání elektronické pošty
Protokoly Internetu – aplikační protokoly (4) • Aplikační protokoly (služby) – SNMP Simple Network Management Protokol je určen pro správu síťových uzlů. – Telnet – protokol virtuálního terminálu. – SSH – bezpečný shell – X11 – zobrazování oken grafických programů v Unixech – XMPP – rozšiřitelný protokol pro zasílání zpráv a sledování přítomnosti (protokol Jabber)
Adresy v Internetu – IPv4 (1) • IPv4 – Adresa se v IPv4 dělí na tři základní části: adresa sítě adresa podsítě adresa počítače – adresou je 32bitové číslo, zapisované po jednotlivých bajtech, oddělených tečkami – hodnoty jednotlivých bajtů se zapisují v desítkové soustavě, např.
192.168.48.39
Adresy v Internetu – IPv4 (2) • IPv4 – adresy jsou rozděleny do tříd podle toho, jaká část adresy určuje síť a jaká určuje stanici v síti (přičemž dvě třídy byly vyhrazeny pro zvláštní účely) – odpovídající třída se poznala podle hodnoty prvních několika bitů (a pro člověka podle prvního bajtu)
Adresy v Internetu – IPv4 (3) • IPv4
Adresy v Internetu – IPv4 (4) • Vyhrazené IP adresy – mezi adresami nesmí být stanice s adresou sítě ani adresou stanice tvořenou samými bity 1 nebo samými bity 0 • tyto adresy jsou vyhrazeny pro zvláštní použití (nulová adresa znamená „tato síť“, resp. „tato stanice“, jedničková adresa se používá pro všesměrové vysílání, broadcast)
– localhost, nejčastěji se používá adresa 127.0.0.1) jsou rezervovány pro tzv. loopback, logickou smyčku umožňující posílat pakety sám sobě. – rozsahy tzv. interních (neveřejných) IP adres, které se používají pouze pro adresování vnitřních sítí (např. lokálních), na Internetu se nikdy nemohou objevit • ve třídě A: 10.0.0.0 až 10.255.255.255 (celkem 16 777 216 adres) • ve třídě B: 172.16.0.0 až 172.31.255.255 (celkem 1 048 576 adres) • ve třídě C: 192.168.0.0 až 192.168.255.255 (celkem 65 536 adres)
Adresy v Internetu – IPv6 (1) • IPv6 – vznikl kvůli nedostatku adres – adresa IPv6 se zapisuje jako osm skupin po čtyřech hexadecimálních číslicích, například: 2001:0718:1c01:0016:0214:22ff:fec9:0ca5 – úvodní nuly v každé skupině lze ze zápisu vynechat. Výše uvedenou adresu tedy lze psát ve tvaru 2001:718:1c01:16:214:22ff:fec9:ca5
Adresy v Internetu – IPv6 (2) • IPv6 – pokud adresa obsahuje několik po sobě jdoucích nulových skupin, lze místo nich zapsat jen „::“ – tato zkratka smí být v adrese jen jedna. – používá se často u prefixů pro nulový konec adresy či u speciálních adres, jako je loopback (smyčka), jejíž tvar ::1 je podstatně příjemnější, než 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0001
Adresy v Internetu – IPv6 (3) • IPv6 – Zavádí tři typy adres: • Individuální (unicast) která identifikují právě jedno síťové rozhraní. • Skupinové (multicast) označují skupinu síťových rozhraní, jejímž členům se mají data dopravit. Skupinově adresovaný datagram se doručuje všem členům skupiny. • Výběrové (anycast) označují také skupinu síťových rozhraní, data se však doručují jen jejímu nejbližšímu členovi.
Adresy v Internetu – IPv6 (4) • IPv6 – rozdělení adresního protoru → – výběrové adresy • nemají rezervovánu svou vlastní část adresního prostoru • jsou promíchány s individuálními a je otázkou lokální konfigurace, aby uzel poznal, zda se jedná o individuální či výběrovou adresu
Překlad síťových adres (NAT) • Network address translation – funkce síťového routeru pro změnu IP adres packetů procházejících zařízením, kdy se zdrojová nebo cílová IP adresa převádí mezi různými rozsahy – nejběžnější formou je tzv. maskování, kdy router IP adresy z nějakého rozsahu mění na svoji IP adresu a naopak • tím umožňuje, aby počítače ve vnitřní síti (LAN) vystupovaly v Internetu pod jedinou IP adresou
Adresy v Internetu – DNS (1) • Domain Name System – hierarchický systém doménových jmen – realizován servery DNS a protokolem stejného jména, kterým si vyměňují informace – hlavním úkolem a příčinou vzniku jsou vzájemné převody doménových jmen a IP adres uzlů sítě – servery DNS jsou organizovány hierarchicky, stejně jako jsou hierarchicky tvořeny názvy domén
Adresy v Internetu – DNS (2) • Doménová jména – celé jméno se skládá z několika částí oddělených tečkami – na jeho konci se nacházejí domény nejobecnější, směrem doleva se postupně konkretizuje – část nejvíce vpravo je doména nejvyšší úrovně – jednotlivé části (subdomény) mohou mít až 63 znaků a skládat se mohou až do celkové délky doménového jména 255 znaků – doména může mít až 127 úrovní (některé implementace jsou omezeny více) – příklad:
internet.xkatulka.com
Adresy v Internetu – DNS (3) • DNS servery – Primární server je • ten, na němž data vznikají • pokud je třeba provést v doméně změnu, musí se editovat data na jejím primárním serveru • každá doména má právě jeden primární server
– Sekundární server • je automatickou kopií primárního • průběžně si aktualizuje data a slouží jako záloha pro případ výpadku primárního serveru • slouží také pro rozkládání záteže u frekventovaných domén • každá doména musí mít alespoň jeden sekundární server.
– Pomocný (caching only) server • slouží jako vyrovnávací paměť pro snížení záteže celého systému • uchovává si odpovědi a poskytuje je při opakování dotazů, dokud nevyprší jejich životnost
Adresy v Internetu – DNS (4) • Dotazování v DNS
Adresy v Internetu – DNS (5) • Dotazování v DNS – Iterativní • pokud nezná odpověď, odkáže klienta na jiný DNS server
– Rekurzivní • Server sám zjišťuje odpověď,klientovi sdělí až konečný výsledek
Připojení k Internetu (1) • Pomocí telefonní linky – Klasické analogové vytáčené spojení – dialup (modem, telefonní zásuvka). Rychlost: max. 56 kb/s.
• ISDN – Digitální telefonní linka, lze volat a zároveň pracovat na Internetu. Rychlost: 64kb/s (128 kb/s).
Připojení k Internetu (2) • ADSL – – – –
vysokorychlostní Internet pomocí telefonních linek různá rychlost přenosu dat ve směru z a do Internetu rychlost: teoreticky v Mb/s je potřeba ADSL modem a možnost připojení (není automatické pro každou tel. linku)
• Přes mobilní telefon – pomalé připojení, ale v současnosti oblíbené (používá se především u notebooků) – rychlost: teoreticky 171 kb/s, u nás prakticky max. kolem 50 kb/s (ale spíš 10-20 kb/s) – záleží především na kvalitě a vybavení sítě operátora – používají se např. technologie GPRS a EDGE – novější typy připojení (co se týče rychlosti připojení kvalitní) • CDMA (O2, cca 800kb/s), • UMTS (O2, zatím 384kb/s – označováno jako 3G) • Internet 4G (T-Mobile, technologie 3G)
Připojení k Internetu (3) • Kabelová televize – Rychlé a kvalitní připojení, cenově velmi výhodné, závislé na dostupnosti kabelové televize. Je potřeba síťová karta a kabelový modem.
• Bezdrátové připojení – Slouží většinou k připojení lokálních sítí k Internetu nebo k realizaci bezdrátových lokálních sítí.
Připojení k Internetu (4) •
Wi-Fi (Wireless Fidelity) – – – – –
nejznámější standard pro bezdrátové sítě (IEEE 802.11a, b nebo g). používá mikrovln k přenosu informací pro malé a střední vzdálenosti rychlost 11Mb/s (b), 54Mb/s (g,a). Pracuje na frekvencích: – – – –
2,4 GHz 3,5 GHz (licencované pásmo) 5 GHz 10 GHz
– nejrozšířenější technologie je postavená pro frekvence 2,4 GHz – v ČR velmi rozšířená pro poskytování připojení k Internetu – poskytovateli (providery) jsou budovány sítě vysílačů - přístupových bodů (access point - AP) – nutná podmínka je přímá viditelnost na AP – účastník potřebuje k příjmu anténu, která komunikuje s AP a zabezpečuje přenos signálu a je připojena na zařízení, kterému se říká klient – může to být radiová karta v PC nebo samostatné zařízení
Zdroje • http://cs.wikipedia.org • přednášky Ing. Miroslava Matýska Ph.D. (Počítačové sítě II)
