Správa webserveru Přednáška 1
Počítačové sítě Internet
Obsah • Základní pojmy – Datový přenos – Datové okruhy
• Počítačové sítě – Rozdělení počítačových sítí – Topologie počítačových sítí
• Referenční model ISO/OSI • Internet – Historické souvislosti – Architektura TCP/IP – DNS
Základní pojmy Spoj – základní jednotka datové komunikace, který umožňuje výměnu informací mezi informačním zdrojem a informačním spotřebičem. – Dvoubodový spoj – komunikace mezi dvěma účastníky – Vícebodové spoje – komunikace více uživatelů
Přenosová cesta – spoj mezi dvěma stanicemi. – Kanál – jednosměrný přenos informací – Okruh – obousměrný přenos informací
Datový přenos Jednosměrný provoz (kanál) – simplexní přenos (simplex, SX)
Obousměrný provoz (vybavený okruhem) – duplexní (full duplex, FDX) – obousměrný současný provoz (informace mohou být současně přenášeny oběma směry) – poloduplexní (half duplex, HDX) – obousměrný střídavý provoz (informace mohou být přenášeny oběma směry, v jednom okamžiku však pouze jedním směrem)
Datové okruhy – typy řešení Pevné datové okruhy – mezi stanicemi je přímé spojení, není mezi nimi použito žádné přepínací zařízení
Komutované (přepínané) datové okruhy – mezi mnoha stanicemi je vytvořeno spojení umožňující jejich různá propojení, konkrétní spojení dvou (nebo více) stanic je realizováno za účasti přepínacího zařízení (např. telefonní síť s telefonními ústřednami)
Datové okruhy Podle charakteru přenášených signálů lze dělit okruhy na – analogové – signál se průběžně spojitě mění v čase a může dosahovat libovolné hodnoty z nějakého rozsahu – digitální – signál se mění pouze v určitých časových okamžicích a dosahuje vždy jedné ze dvou možných hodnot, reprezentujících dvojkovou hodnotu 0 a 1.
Podle typu přenosového média – drátové – používají metalické nebo optické vodiče – bezdrátové – k přenosu se používají elektromagnetické vlny rádiové nebo optické (obvykle IR).
Počítačové sítě Rozdělení sítí podle rozlehlosti – LAN (Local Area Network) – lokální počítačové sítě jsou charakteristické především tím, že se předpokládá max. vzdálenost dvou nejvzdálenějších uzlů této sítě (pracovních stanic) do 1 km. – MAN (Metropolitan Area Network) – městské počítačové sítě mají ve svém principu jediný účel, propojit mezi sebou lokální počítačové sítě a spojit je tak do větších celků. – WAN (Wide Area Network) – globální počítačová síť
Topologie počítačových sítí 1. Sběrnice 2. Hvězda 3. Kruh Sběrnice + + + + –
Relativně levné řešení Ve většině případů nejsou potřeba aktivní prvky Nezávislost stanic na výpadku libovolné stanice Snadné všesměrové vysílání Výpadek celé sítě při přerušení vedení či odpojení terminátoru – Současně může vysílat pouze jeden uzel sítě
Topologie počítačových sítí Hvězda + výrazně vyšší spolehlivost sítě + malý počet paralelní přenos dat umožňující vyšší přenosovou rychlost (100 MB/s až 1 GB/s) + vyšší možnost zabezpečení sítě, modernější monitorovací prostředky – výpadek centrálního uzlu způsobí výpadek min. jedné větvě sítě, případně celé sítě – výkonnost centrálního uzlu je kritickým místem sítě
Kruh + relativně levná síť s nízkými pořizovacími náklady a snadnou realizovatelností + malý počet spojů + bezkolizní síť s vysokou propustnost – závislost stanic na výpadku libovolné jiné stanic
Referenční model ISO/OSI – OSI (Open System Interconnection) - Pojem propojení otevřených systémů označuje technické a programové vybavení počítačové sítě, resp. systému vzájemně propojených sítí, vyhovující otevřeným specifikacím. – Referenční model propojení otevřených systémů, standardizovaný jako ISO 749 (International Organization for Standardization), je vrstvový model síťové architektury poskytující prostředí pro konkrétní standardy propojení otevřených systémů. Jeho význam spočívá mimo jiné i v zavedení standardní terminologie, která umožňuje popisovat a porovnávat také produkty mimo rámec otevřených systémů.
Referenční model ISO/OSI
Referenční model ISO/OSI 1. Fyzická vrstva: přenáší jednotlivé bity (základní 2.
3.
4.
informace), tedy soustavu jedniček a nul. Řeší úroveň jejich proudového napětí a rozlišení, definuje konektory a vodiče. Linková vrstva: zajišťuje bezchybný přenos bloku dat (řádově stovek bitů) označovaných jako rámce mezi dvěma uzly, mezi kterými je otevřené přímé propojení. Rozeznává začátek a konec rámce, případně jeho další části. Detekuje případné chyby při přenosu a případně vyžaduje opětovné poslání rámce. Síťová vrstva: zajišťuje komunikaci v případě, že, komunikace musí probíhat mezi min. jeden průchozí uzel sítě – přidává tedy k rámci adresu odesílatele i příjemce, zajišťuje směrování (routing). Na této vrstvě již tedy musí být známá aktuální topologie sítě. Transportní vrstva: sestavuje jednotlivé pakety a vkládá do nich přenášená data při odesílání a při příjmu tato data zase z paketu získává. Umožňuje již tedy přenos neomezené velikosti dat (i při omezené velikosti paketu).
Referenční model ISO/OSI 5. Relační vrstva: transportní vrstva vytváří spojení
6.
7.
(session) pro relační vrstvu, která pak otvírá a ukončuje tato spojení mezi dvěma uzly sítě. Řídí pořadí vysílání, nemohou-li vysílat oba uzlu zároveň. Prezentační vrstva: zavádí datové typy, které se budou používat pro komunikaci (textové, číselné, obecné) a jejich konverzi. Realizuje kompresi, šifrování a některé z prvků zabezpečení Aplikační vrstva: realizuje pro koncové uživatele standardní prostředí se základními aplikačními programy, resp. Jeho typy. Neobsahuje samozřejmě všechny služby, ale pouze ty, které jsou jednoznačně společné pro různé služby a protokoly.
Internet – historické souvislosti 1964 – definování koncepce komunikační sítě (síť nebude mít centrální složku, nezávislá na jednotlivých složkách sítě) 1969 – první experimentální síť ARPANET (Advanced Research Projects Agency, ověření techniky přepojování paketů „packet switching“, dálkový přístup k superpočítačum, přenosový protokol NCP) 1969 – první RFC (Request for Comment) 1973 – více jak 40 uzlů a prví připojené uzly ve Velké Británii a Norsku 1982 – přechod z NCP na TCP/IP 1983 – vyčlenění sítě MILNET z ARPANET 1986 – budování sítě NSFNET (financována National Science Founadation) 1990 – původní ARPANET odstavena, funkci páteřní sítě přebrala NSFNET 1990 – první propojení akademických a komerčních sítí 1991 – CIX (Commercial Internet eXchange) 1991 – připojení Československa k Internetu
Internet – původní topologie
Internet –topologie s CIX
Internet – provoz Provoz a správa význačných sítí internetu – ARPANET -> DISA (Defense Communications Agency), NCC (Network Control Center) – NSFNET -> Merid Network Inc.
NIC (Network Information Center) – Registrace nových sítí připojovaných k internetu – Přidělování IP adres – Depozitář dokumentů Internetu (např. RFC)
Od 1993 většinu služeb kolem Internetu zajišťují firmy konsorcia InterNIC: – Network Solutions Inc. – Přidělování IP, registrace domén, … – AT&T – centrální registr uživatelů a uživatelských organizací – General Atomcs – informační středisko
Internet v ČR 1991 – připojení Československa k Internetu (do Lince) 1991 – FESNET (Federal Educational and Scientific NETwork) později přejmenován na CESNET, hvězdicová topologie se středy v Praze a Brně 1993 – připojeno 11 měst v ČR, postupná změna topologie, kdy každý významný bod je připojen alespoň dvěma nezávislými přípojkami. 1994 – na trh vstupují i ryze komerční poskytovatelé připojení k internetu 1996 – založen NIC.CZ (Neutral Internet eXchange)
Síť CESNET (2012)
CESNET Technologie – Od 2005 provozuje páteřní sítě na technologii DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing) - technologie vlnového multiplexu – Ostatní páteřní sítě jsou desetigigabitový a gigabitový Ethernet a technologii POS (Packet Over SONET) -Synchronous optical network
Spojení se zahraničím – Evropská síť GÉANT – provoz mezi akademickými institucemi – Komerční internet – přímá linka do USA od dodavatele TELIA – SANET (Slovensko), ACONET (Rakousko), PIONIER (Polsko) – sítě národního výzkumu a vzdělávání
TCP/IP TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protokol) Historie protokolu – 1973 – první verze protokolu TCP – 1977 – první praktické testování protokolu TCP – 1978 – 1979 – rozdělení původního TCP na dva protokoly: IP a – na nový TCP – 1983 – Sada protokolů TCP/IP nahradila v síti ARPANET protokol NCP
ISO/OSI vs. TCP/IP
TCP/IP Vrstva síťového rozhraní – závislá na konkrétní přenosové technologii (TokenRing, Ethernet, ATM, …), zajišťuje vysílání z/do sítě
Síťová vrstva – zajišťuje směrování paketů po síti, poskytuje nespojovanou a nespolehlivou službu
Transportní vrstva – realizuje a zajišťuje komunikaci koncových uzlů, z hlediska spojení nabízí dvě služby: TCP (spojově orientovanou, spolehlivá) a UDP (nespojově orientovanou, nespolehlivá)
Aplikační vrstva – obsahuje protokoly nejčastěji používaných služeb (SMTP, FTP, Telnet, DHCP, …..
Protokoly sady TCP/IP
Adresování v IP sítích Pro adresování konkrétního procesu se používá: – IP adresa – adresa síťového rozhraní – Port – přístupový bod pro rozhraní transportní vrstvaaplikační vrstva
Struktura IP adresy – Adresa dílčí sítě – Adresa síťového rozhraní uzlu
IP adresa Třídy dle velikost síťové a uzlové části adresy: – – – – –
Třída Třída Třída Třída Třída
A – 0-127 B – 128-191 C – 192-223 D – 224-239 - mutlicast E – 240-255 - vyhrazeno jako rezerva
Vyhrazené adresy – 127.x.x.x - nejčastěji 127.0.0.1 je vyhrazená adresa pro loopback – Nejnižší adresa v síti, tedy s nulovou adresou stanice slouží k všesměrovému vysílání (broadcast) – Interní adresy sítí • A: 10.0.0.0 až 10.255.255.255 (celkem 16 777 216 adres) • B: 172.16.0.0 až 172.31.255.255 (celkem 1 048 576 adres) • C: 192.168.0.0 až 192.168.255.255 (celkem 65 536 adres)
DNS Jmenný systém DNS (Domain Name System) – Adresace v síti TCP/IP probíhá prostřednictvím čísla (IP adresy) – Obtížné zapamatování těchto adres – Řešení: decentralizovaný systém jmen s hierarchickou strukturou – DNS = převod číselné adresy na jmennou
Struktura DNS – Jméno.doménan…doména2.doména1 – Domény nejvyšší úrovně: generické domény (.org, .com, .edu, .net, …) a národní domény (.cz, .pl, .uk, …)
DNS Doména nejvyššího řád (Top level domain) – Národní TLD (country-code TLD, ccTLD) sdružující domény jednoho státu. Jejich název je dvoupísmenný, až na výjimky odpovídající kódu země podle ISO 3166-1 – Generické TLD (generic TLD, gTLD) sdružující obecné domény (např. org pro neziskové organizace), nespojené s jedním konkrétním státem – Infrastrukturní TLD využívané pro vnitřní mechanismy Internetu. V současné době existuje jediná taková TLD: arpa
