1
Počítačové sítě internet Historie počítačových sítí 1969 – ARPANET 1973 – Vinton Cerf – protokoly TCP, základ LAN 1977 – ověření TCP a jeho využití 1983 – rozdělení ARPANETU na vojenskou a civilní část - akademie, DNS 1990 – počátek českého internetu 1992 – CESNET, propojení Praha Brno 1995 – vstup poskytovatelů internetu 2000 – optické propojení Praha Brno Počítačová síť Je skupina počítačů (uzlů), popřípadě periferií, které jsou vzájemně propojeny tak, aby mohly mezi sebou komunikovat. Důvody vytváření sítí : Sdílení zdrojů: HW (hardwarové zdroje): V/V zařízení, tiskárny, úložiště pevných disků SW (softwarové zdroje): využití společných programů, a dat. Komunikace mezi uživateli: možnost posílání dat na velké vzdálenosti, (e-mail, přenos souborů, videokonference)
Rozdělení sítí: 1) podle rozlehlosti Lokální počítačová síť LAN (Local Area Network) Celá síť (většinou se jedná o učebnu, školu, firmu) zaujímá prostor v rozmezí stovek metrů. Bývá pod kontrolou (logickou i fyzickou) správce sítě, kterému se říká administrátor. Umožňuje provoz INTRANETU. Městská počítačová síť MAN (Metropolitan Area Network) Vznikne propojením menších sítí v rozsahu města, tzn. v rozsahu několika kilometrů. Rozlehlá počítačová síť WAN (Wide Area Network) Rozprostírá se v rozmezí měst, států i kontinentů. Příkladem sítě WAN je např. Internet. Jsou tvořeny řídicími počítači, které jsou propojeny mezi sebou prostřednictvím komunikačních a směrovacích prvků. Jedná se o páteřní sítě a autonomní systémy sestavené z metalických, optických a bezdrátových vedení, dále z aktivních prvků routerů, swithů apod. Poskytuje tyto služby: - práce na vzdálených počítačích - přenos dat - elektronická pošta - přístup na WWW stránky
2
2) podle topologie Sběrnicová Všechny stanice jsou propojeny pomocí koaxiálního kabelu, který musí mít na svých koncích zakončovaní rezistory a rychlost komunikace je 2,5Mbps. Hlavní nevýhoda – po přerušení v kterémkoliv místě je nefunkční celá síť. Výhody: - připojení další stanice bez nákladů - snadné všesměrové vysílání - pasivní médium bez aktivních prvků Nevýhody : - úplný výpadek sítě při přerušení kabelu - současně může vysílat jen jeden uzel (počítač) Dnes se prakticky nepoužívá Hvězdicová Jedna centrální stanice je uzlem sítě, probíhá přes ní veškerá komunikace. Výhody: - lehce rozšířitelná struktura - výpadek stanice nezpůsobí výpadek sítě - vysoká spolehlivost Nevýhody: - výpadek centrálního uzlu – nejde síť - obtížné vedení kabeláže - vysoké nároky na centrální uzel – jeho rychlost ovlivňuje propustnost celé sítě. Dnes standardem pro sítě LAN. Kruhová Kabeláž propojující jednotlivé počítače tvoří uzavřenou smyčku. Jako ochrana proti výpadku se používá zdvojení vedení. Výhody: - lehce rozšířitelná - malý počet spojů - není centrální uzel Nevýhody: - výpadek jednoho komponentu – nefunkčnost sítě
Páteřní síť Používá se při propojování lokálních sítí nebo různých typů topologií. Obsahuje nosnou část, na kterou se připojují různé topologie. Výhody: - lokální větve nezatěžují nosnou část - rychlé spojení na páteřní síť - výpadek lokální větve neohrozí okolní sítě Nevýhody: - náklady na páteřní síť
3
Síťová architektura Řízení komunikace při přenosu dat v komunikačních systémech. Protože komunikace a její řízení je poměrně složitý proces, přistoupilo se k rozdělení tohoto procesu do několika problémových skupin – vrstev. Všechny síťové architektury jsou založeny na vrstvovém modelu a protokolech. Vrstvový model Rozděluje problém na dílčí úlohy, o které se starají jednotlivé vrstvy Definuje rozhraní vrstev Nejznámější vrstvové modely: ISO/OSI (International Organization for Standardization), Protokol Protokol je souhrn pravidel a technologií určujících způsob komunikace v síťových vrstvách Definuje přesný formát dat??? Příklady: pro LAN Microsoftu: protokol NetBEUI pro LAN NetWare: protokoly IPX/SPX pro heterogenní sítě (WAN, LAN): protokoly TCP/IP Vrstva oblast, která je dána přesnými vymezenými Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší Svoje služby každá vrstva nabízí vrstvě vyšší Partnerem vrstvy A při vzájemné komunikaci je opět vrstva A Vrstvové členění komunikace v síti podle ISO Organizace pro standardizaci (ISO) vypracovala model, pomocí kterého je možné všechny činnosti a služby sítě rozdělit do 7 vrstev:
7 aplikační 6 prezentační 5 relační 4 transportní 3 síťová 2 spojová 1 fyzická
aplikační programy přesměrovávač síťový operační systém (netbios) driver adaptéru adaptér, přenosové médium
4
1) Fyzická vrstva (Physical Layer) přenáší bitové proudy mezi odesílatelem a příjemcem. Definuje připojení síťových zařízení po mechanické a elektrické stránce, určuje typy konektorů a jednotlivých pinů a determinuje napěťové resp. proudové úrovně přenášených signálů. 2) Spojová vrstva (Data Link Layer) řídí proud dat. Pracuje s tzv. datovými rámci, složenými z různého počtu bytů, které sestavuje a k nimž přidává adresu příjemce a kontrolní informace. 3) Síťová vrstva (Network Layer) přeměňuje rámce na pakety, pro které zřizuje vhodnou trasu. Uplatňuje se především tam, kde odesílatel a příjemce nejsou přímo spojeni a zajišťuje směrování datových paketů přes mezilehlé uzly sítě. 4) Transportní vrstva (Transport Layer) se soustřeďuje pouze na komunikaci mezi koncovými účastníky spojení. Na základě požadavku vytváří spojení, rozčleňuje data do paketů a z přijatých paketů vytváří data původní. 5) Relační vrstva (Session Layer) vytváří, ukončuje a synchronizuje spojení mezi uživateli. 6) Prezentační vrstva (Presentation Layer) určuje formát v němž jsou data přenášena a je odpovědná za jejich komprimaci resp. Za jejich kódování. 7) Aplikační vrstva (Application Layer) tvoří rozhraní k uživatelské aplikaci a umožňuje uživateli přístup ke službám sítě (e-mail, terminálová emulace, vzdálený přístup, …) První a druhá vrstva je u sítí typu LAN tvořená adaptérem a jeho ovladačem (driverem). Vrstvy vyšší tvoří programové vybavení, tzn. síťový operační systém (NOS – Network Operating System). Technické vybavení sítí PC-LAN Technické vybavení je tvořené přenosovým médiem, síťovým adaptérem (síťová karta), u složitějších sítí opakovači a tzv. mosty (Bridge). Ve standardních případech se s pomocí technického vybavení realizuje úroveň první a část druhé vrstvy. Tyto vrstvy vlastně určují topologii a přístupovou metodu sítě. Mimo pasivních částí (kabeláž, zásuvky, propojovací kabely, rozvaděče, …) tvoří velmi důležitou součást topologie lokálních i rozlehlých sítí prvky aktivní. Již z názvu vyplývá, že se jedná o elektronická zařízení, která se aktivně podílejí na přenosu dat po síti (opakovače, koncentrátory, rozbočovače, přepínače, směrovače, …). Aktivní síťové prvky se používají všude tam, kde je žádoucí dosažení dále uvedených parametrů:
Opakovač (repeater) Zesílení signálu na takovou úroveň, aby vlivem útlumu v pasivní části kabeláže nedocházelo ke ztrátě dat a aby bylo možné budování rozsáhlejších sítí, než jaké jsou specifikovány jednotlivými topologiemi.
Rozbočovač (hub) Koncentrování jednotlivých přípojek síťových zařízení (servery, pracovní stanice, tiskárny, …) do jednoho místa (např. při strukturované kabeláži, resp. hvězdicové topologii)
Most (bridge) Propojení jednotlivých segmentů sítě nebo více sítí (i s různými přenosovými protokoly) tak, aby byla zajištěna komunikace mezi nimi a sdílení síťových zdrojů mezi stanicemi jednotlivých sítí.
Směrovač (router) Propojení dvou (více) sítí s různými protokoly a topologiemi (Ethernet a Token Ring) v případě rozsáhlejších sítí a tam, kde se vyžadována vysoká spolehlivost sítě (schopnost nalezení alternativní cesty v případě, že je některý z aktivních prvků mimo provoz) nebo připojení segmentů sítě na výkonný páteřní rozvod, jehož úkolem je spojování různých segmentů sítě.
Brána (gateway) Zajištění komunikace mezi zcela rozdílnými sítěmi resp. zařízeními, která používají různé komunikační protokoly.
Přepínač (switch) Rozdělení rozsáhlejší sítě na segmenty za účelem lepšího využívání přenosové kapacity sítě a pro kontrolovaný přístup uživatelů jedné skupiny k prostředkům skupiny jiné.
5
Přenosové médium To zajišťuje vlastní přenos dat mezi jednotlivými počítači v síti. Nejčastěji jsou používány tyto druhy přenosových médií:
Kroucená dvojlinka Použití je především u sítí „star“ s přenosovou rychlostí 10-1000Mb/s.
Koaxiální kabel Jeho použití je doporučováno pro dobrou odolnost proti rušení a poměrně vysokou přenosovou rychlost jen do 2-5Mb/s.
Optický kabel Pro svoje výborné vlastnosti je to velmi progresivní technologie, sloužící především k propojování vzdálenějších sítí.
Radiové spojení (WIFI) Síťové karty obsahují vysílače a přijímače vysokofrekvenčního signálu o kmitočtu 2,5 – 5Ghz. Tato technologie dosahuje přenosových rychlostí 10-1000Mb/s.
Síťová karta – síťový adaptér V podstatě se jedná o rozšiřující desku – rozhraní PCI, (může být i integrovaná) jejímž úkolem je zajistit a udržet spojení na úrovni fyzické a spojové vrstvy. Sběrnice karty je připojena na vnitřní sběrnici počítače v rozšiřujícím slotu. Při instalaci NIC (network interface cards) nás zajímá připojovací rozhraní – PCI, PCMCIA - notebooky, integrované – dále druh a rychlost provozu, typ připojené kabeláže a ovladač pro operační systém.
Identifikace počítače v síti Adresa fyzická MAC (media access control)– jsou přiděleny síťovým kartám přímo ve výrobě, slouží ke komunikaci mezi sousedními zařízeními, měla by být jedinečná na celém světě – prvních 24 bitů přiděluje IEEE a zbylých 24 bitů přidělují výrobci sami Adresa logická – adresa, kterou přiděluje správce sítě nebo DHCP server, slouží ke komunikaci na úrovni transportní vrstvy s počítačem, od kterého požadujeme určitou odezvu. IPv4 – současný standard formátu adresy – sestává z 32bitů IPa32bitů síťové masky
6
Třídy adres: IPv4 Třída A: 1.0.0.0 – 126.0.0.0 Třída B: 128.1.0.0 – 191.255.0.0 Třída C: 192.0.0.0 – 223.255.255.0 Třída D: 224.0.0.0 – 239.255.255.255 – skupinová
DNS Jak DNS funguje IP adresa je v případě přenosového protokolu IPv4 zápis čísel oddělený tečkami – 217.31.201.43 Takto tvořené adresy jsou pro člověka velmi těžko zapamatovatelné, podobně jako je těžké zapamatovat si větší množství telefonních čísel. Obdobným způsobem jako telefonní seznam funguje systém DNS (Domain Name System) pro IP adresy. Umožňuje přiřadit k číselné IP adrese určité symbolické jméno - tzv. doménové jméno, které si uživatelé snadno zapamatují a dokáží jej i intuitivně napsat např. do webového prohlížeče (vím, že česká firma se jmenuje XY, do vyhledávače zadám do www.XY.cz). Prohlížeč se podobně jako telefon podívá do "seznamu", najde správný záznam a automaticky se připojí na IP adresu odpovídající doménovému jménu a stránku zobrazí uživateli.
Složení doménového 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, např. wikipedia.org má TLD org. 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.
