Slidy k 4. přednášce

Transkript

Počítačová síť
Co je PS?
Taxonomie sítí
Síťová architektura
Mgr. Radim Remeš
<[email protected]>
Síťová zařízení
KMI, Zemědělská fakulta
Jihočeská univerzita
Co je počítačová síť?
Koncové uzly
souhrnné označení pro technické
End-to-end komunikace (E2E)
prostředky, které realizují spojení a výměnu
informací mezi počítači.
Umožňuje uživatelům komunikaci podle
určitých pravidel, za účelem sdílení
využívání společných zdrojů nebo výměny
zpráv.
Vzájemná komunikace koncových uzlů
Fungování sítě
Role — dána používanými aplikacemi
Active networking, klient-server,
peer-to-peer
Spojovaná komunikace
spojovaně × nespojovaně
zahájení
spolehlivě × nespolehlivě
průběh
principem přepojování paketů × okruhů
ukončení
tok dat blokově × proudově
(jako při telefonování)
best effort × QoS
je stavová
zachovává pořadí
Nespojovaná komunikace
Přepojování okruhů
nepřechází mezi stavy
(jako listovní pošta)
není stavová
nemusí zachovávat pořadí
každý blok přenášen nezávisle na ostatních
hlavně telekomunikace, spoje (telefonní síť)
u počítačů zřídka (sériová komunikace)
přidělení disponibilní kapacity sítě do
výlučného použití
datagram
Přepojování paketů
Tok dat
proudový přenos (proud bytů)
blokový přenos (po blocích)
hlavně u počítačů
spoje zřídka
využití veškeré disponibilní kapacity sítě
paket (blok dat na síťové vrstvě)
rámec (blok dat na linkové vrstvě)
buňka (malý blok na linkové vrstvě)
datagram (paket přenášený nespojovaně)
zpráva (blok dat na aplikační vrtsvě)
Best effort × QoS
Taxonomie sítí
klasifikace
různá hlediska
best effort — negarantovaný přenos
původ (telekomunikační, počítačová)
QoS — garance kvality (rezervace zdrojů)
určení (přístupové, páteřní)
velikost (LAN, WAN, MAN, PAN)
role uzlů (klient-server, p2p)
architektura (IP, ISO/OSI, X.25)
…
Taxonomie sítí
Taxonomie sítí
majitel (veřejné, privátní)
princip přenosu (přepojování okruhů ×

paketů)
použití (internet, extranet)
přenosové médium (kabelové sítě,
bezdrátové sítě)
topologie (strom, kruh, sběrnice)
…
Dle velikosti — PAN
princip přenosu (přepojování okruhů ×

paketů)
použití (internet, extranet)
přenosové médium (kabelové sítě,
bezdrátové sítě)
topologie (strom, kruh, sběrnice)
mobilita (mobilní, fixní)
Dle velikosti — LAN
PAN (Personal Area Network) — osobní
LAN (Local Area Network) — lokální
(BT, IrDA)
snadná konfigurovatelnost, odolnost proti
rušení nebo nízká spotřeba energie
do několika metrů (místnost)
(Ethernet IEEE 802.3, Token Ring IEEE
802.5, 100VG-AnyLan IEEE 802.12, FDDI
ISO/IEC 9314, Wi-Fi IEEE 802.11)
propojení koncových uzlů (pc, tiskárna,
server)
soukromá správa
do několika km (místnost, budova, areál)
Dle velikosti — MAN
Dle velikosti — WAN
MAN (Metropolitan Area Network) —
WAN (Wide Area Network) — rozlehlá
metropolitní (Distributed Queue Dual Bus
(DQDB) IEEE 802.6, WiMax IEEE 802.16d
(doplněk k Wi-Fi))
soukromá i veřejná správa
do několika desítek km (město)
(Integrated Services Digital Network (ISDN),
X.25, Asynchronous Transfer Mode (ATM),
Switched Multimegabit Data Service
(SMDS))
většinou veřejná správa
několik stovek km (stát, kontinent)
Dle topologie
Sběrnice
sběrnice (Ethernet, Token Bus)
kruh (Token ring, FDDI)
strom (10xBase-T, 100VG-AnyLan)
Kruh
Strom
Hvězda
Plné propojení
Síťová architektura
Referenční model ISO/OSI
představuje strukturu řízení komunikace v
vypracovala organizace ISO jako hlavní část
systémech (souhrn řídících činností
umožňujících výměnu dat mezi
komunikujícími systémy)
Komunikace a její řízení je složitý problém,
používá se rozdělení do několika skupin, tzv.
vrstev.
Členění do vrstev odpovídá hierarchii
činností, které se při řízení komunikace
vykonávají.
snahy o standardizaci počítačových sítí
nazvané OSI (Open Systems
Interconnection) a v roce 1984 ho přijala
jako mezinárodní normu ISO 7498.
Úlohou referenčního modelu je poskytnout
základnu pro vypracování norem pro účely
propojování systémů
Referenční model ISO/OSI
otevřený systém
abstraktním modelem reálného otevřeného
systému
popisuje vrstvy, jejich funkce a služby
žádné protokoly
Vrstvový model
Vrstvový model
Každá ze sedmi vrstev vykonává skupinu
jasně definovaných funkcí potřebných pro
komunikaci. Pro svou činnost využívá služeb
své sousední nižší vrstvy. Své služby pak
poskytuje sousední vyšší vrstvě.
Fyzická vrstva
Na počátku požadavek procesu v aplikační vrstvě.
physical layer
Příslušný podsystém požádá o vytvoření spojení
prezentační vrstvu. V aplikační vrstvě je
komunikace s protějším systémem řízena
aplikačním protokolem. Podsystémy v prezentační
vrstvě se dorozumívají prezentačním protokolem.
Atd. až k fyzické vrstvě, kde se použije pro spojení
přenosové prostředí.
při přechodu z vyšší vrstvy k nižší se přidávají k
uživatelským (aplikačním) datům záhlaví
jednotlivých vrstev Î zapouzdřování původní
informace.
podporuje fyzickou komunikaci
aktivuje a udržuje fyzické spoje (např.
komutovaný spoj)
fyzické spojení může být dvoubodové
(sériová linka) nebo mnohobodové
(ethernet).
Fyzická vrstva definuje všechny elektrické a
fyzikální vlastnosti zařízení. Obsahuje
rozložení pinů, napěťové úrovně a
specifikuje vlastnosti kabelů.
Fyzická vrstva
Spojová vrstva
Hlavní funkce:
data link layer
navazování a ukončování spojení s
spojení mezi dvěma sousedními systémy
komunikačním médiem
podílení se na procesu, aby všechny zdroje
byly efektivně rozloženy mezi všechny
uživatele
modulace (konverze) digitálních dat na
signály používané přenosovým médiem (a
zpět)
seřazuje přenášené rámce, stará se o
Spojová vrstva
poskytuje funkce k přenosu dat mezi
jednotlivými síťovými jednotkami a detekuje
případně opravuje chyby vzniklé na fyzické
vrstvě
př.Ethernet, resp. FDDI:
tato vrstva je rozdělena na vrstvu řízení
přistupu k médiu (Medium Access Control —
MAC) a vrstvu řízení logických linek (Logical
Link Control — LLC)
uspořádává data z fyzické vrstvy do
logických celků — rámců (frames)
Síťová vrstva
nastavení parametrů přenosu linky,
oznamuje neopravitelné chyby
formátuje fyzické rámce, opatřuje je fyzickou
adresou
Síťová vrstva
network layer
stará se o směrování v síti a síťové
adresování
poskytuje spojení mezi systémy, které spolu
přímo nesousedí
obsahuje funkce, které umožňují překlenout
rozdílné vlastnosti technologií v přenosových
sítích
Transportní vrstva
poskytuje funkce k zajištění přenosu dat
transport layer
různé délky od zdroje k příjemci skrze jednu
případně nekolik vzájemně propojených síťí
při zachování kvality služby, kterou požaduje
přenosová vrstva
poskytuje směrovací funkce a také reportuje
o problémech při doručování dat.
poskytuje transparentní, spolehlivý přenos
dat s požadovanou kvalitou
vyrovnává různé vlastnosti a kvalitu
přenosových sítí
provádí převod transportních adres na
síťové
nestará se o směrování
Relační vrstva
Prezentační vrstva
session layer
presentation layer
organizuje a synchronizuje dialog mezi
transformuje data do tvaru, které používají aplikace
spolupracujícími relačními vrstvami obou
systémů
řídí výměnu dat mezi nimi
umožňuje vytvoření a ukončení relačního
spojení, synchronizaci a obnovení spojení,
oznamovaní výjimečných stavů
systémech, navíc dochazí k transformaci pro účel
přenosu dat nižšími vrstvami
např. převod kódů a abeced, modifikace grafického
uspořádání, přizpůsobení pořadí bajtů a pod.
vrstva se zabývá jen strukturou dat, ale ne jejich
významem, který je znám jen vrstvě aplikační.
formát dat se může lišit na obou komunikujících
Aplikační vrstva
application layer
poskytuje aplikacím přístup ke
komunikačnímu systému a umožnuje tak
jejich spolupráci
DARPA (ARPA)
DARPA (Defense Advanced Research
Project Agency)
požadavek zajištění heterogenní konektivity
— komunikace mezi rozdílnými
počítačovými sítěmi
ARPANET
ARPANET
1969 — 1990
základní 4 uzle:
původně jen experimentální síť
UCLA (University of California Los Angeles)
přepojování paketů
SRI (Stanford Research Institute)
žádný centrální prvek
UCSB (University of California Santa
přístup k nejvýkonnějším počítačům
Barbara)
University of Utah
ARPANET
1983 — MILNET
lokální sítě
NSFNET (National Science Foundation
Network)
TCP/IP
Internetové protokoly
Architektura TCP/IP
1983
4 vrstvy
TCP/IP (Transmission Control Protocol,
aplikační vrstva (application layer)
Internet Protocol)
Komunikační protokol ― množina pravidel,
která určují syntaxi a význam jednotlivých
zpráv při komunikaci
transportní vrstva (transport layer)
síťová vrstva (network layer)
vrstva síťového rozhraní (network interface)
Vrstva síťového rozhraní
Síťová vrstva
přístup k fyzickému přenosovému médiu
zajišťuje:
specifická pro každou síť v závislosti na její
síťovou adresaci (IP adresy)
implementaci
směrování (routing)
předávání datagramů (nespojovaně)
Transportní vrstva
Aplikační vrstva
implementována až v koncových zařízeních
implementována aplikací
umožňuje přizpůsobit chování sítě potřebám
pro rozlišení užívány tzv. porty (číselná
aplikace
spojované (TCP ― Transmission Control
Protocol) transportní služby
nespojované (UDP ― User Datagram
Protocol) transportní služby
označení aplikací)
každé síťové připojení jednoznačně určeno
adresa počítače, transportní protokol, číslo
portu
Architektura TCP/IP
aplikační vrstva
SMTP
TCP/IP vs. ISO/OSI
aplikační vrstva
aplikační
FTP, HTTP
prezentační
Telnet
relační
transportní vrstva
TCP, UDP
transportní vrstva
transportní
síťová vrstva
IP, ICMP, ARP
síťová vrstva
síťová
vrstva síťového
Ethernet, Token
vrstva síťového
linková
rozhraní
Ring, ATM, …
rozhraní
fyzická
IP protokol
TCP protokol
síťová vrstva
transportní vrstva
zajištění přenosu datagramů (best effort)
spojovaný
datagram: adresa odesílatele, příjemce ―
spolehlivý přenos
směrování
IPv4
IPv6
zajištěno pořadí doručení
Protokoly aplikační vrstvy
Čísla portů TCP a UDP
FTP ― File Transfer Protocol
0–1023 ― dobře známé (well known ports)
SNMP ― Simple Network Management
1024–49151 ― registrované

Protocol
Telnet ― emulace terminálového přístupu
X Windows ― vzdálené GUI
SMTP ― Simple Mail Transfer Protocol
DNS ― Domain Name System
49152–65535 ― dynamické a soukromé
20 ― FTP data (TCP, UDP)
110 ― POP3 (TCP)
21 ― FTP příkazy (TCP, UDP)
143 ― IMAP (TCP, UDP)
22 ― SSH (TCP, UDP)
443 ― HTTPS (TCP, UDP)
23 ― Telnet (TCP, UDP)
3389 ― RDP (TCP)
25 ― SMTP (TCP, UDP)
6667 ― IRC (TCP)
53 ― DNS (TCP, UDP)
27015 ― Half-Life (CounterStrike) (UDP)
80 ― HTTP (TCP)
Standardizační organizace
ISO ― International Organization for
Standardization
ANSI ― American National Standards
Institute
EIA ― Electronic Industry Association
IEEE ― Institute of Electrical and Electronic
Engineers
IPv4
Standardizační organizace
pro oblast internetu
IAB ― Internet Architecture Board (RfC ―
Request for Comments)
IETF ― Internet Engineering Task Force
(součást IAB)
IESG ― The Internet Engineering Steering
Group (součást IAB)
IANA ― Internet Assigned Numbers
Authority
IPv4 ― třídy adres
4 byty
první bit 0 ― třída A, hranice adresy spoje
dekadické vyjádření
za 1. bytem
první dva bity 10 ― třída B, hranice adresy
spoje za 2. bytem
první dva bity 110 ― třída C, hranice
adresy spoje za 3. bytem
část spoj, část uzel
určuje administrátor pomocí:
binární maska ― spojitá řada jedniček
IPv4 ― třídy adres
IPv4 ― speciální adresy
A ― 1.0.0.0 až 126.0.0.0
0.0.0.0 ― rezervováno
B ― 128.0.0.0 až 191.254.0.0
127.0.0.0 ― loopback
C ― 192.0.1.0 až 223.255.255.254
255.255.255.255 ― broadcast (hromadné
D ― 224.0.0.0 až 239.255.255.255
skupinový multicast
E ― 240.0.0.0 až 255.255.255.254
rezervováno
rozesílání paketů)
IPv4 ― vnitřní sítě
IPv6
A ― 10.0.0.0 až 10.255.255.255
8 hodnot
B ― 172.16.0.0 až 172.31.255.255
odděleny dvojtečkou
C ― 192.168.0.0 až 192.168.254.255
každá hodnota ― 16bitové hexadecimální číslo
např.:
FEDC:BA87:7654:98AB:1234:6125:7534:F4B7
0:0:0:0:0:FFFF:189.44.152.138
::FFFF:189.44.152.138
MAC adresy
Media Access Control (linková vrtstva)
48 bitů
12 hexadecimálních číslic
24 bitů OUI (Organization Unique
Identifier)
24 bitů přiděluje výrobce
ARP, RARP
Síťová zařízení
repeater ― opakovač
hub ― rozbočovač
bridge ― most
router ― směrovač
brouter
switch ― přepínač
server
Repeater
Hub
fyzická vrstva
fyzická vrstva
obnova požadovaných parametrů
obdoba repeateru
elektrického nebo optického signálu
umožňuje větvení
Bridge
Router
fyzická a linková vrstva
síťová vrstva
jako repeater, ale určitá správa sítě
propojení různých typů sítí, protokolů
(redukce kolizí, užití MAC apod.)
Brouter
nebo rozhraní
Switch
hybridní zařízení
mohou pracovat na linkové či síťové
spojují činnost bridge i routerů do
vrstvě
shodné s bridge, router či brouter
analyzují procházející pakety a
rozhodují (podle informace v nich
uložených), kam je předat dál
jednoho zařízení
Server
na nejvyšších vrstvách
dle použití ― poskytují službu
dle toho návrh, implementace a
zařazení v síti
Proxy server
umožňuje klientům nepřímé připojení k
jinému serveru
funguje jako prostředník mezi klientem
a cílovým serverem, překládá klientské
požadavky a vůči cílovému serveru
vystupuje jako klient
může být spojeno web cache
Firewall
slouží k řízení a zabezpečování
síťového provozu mezi sítěmi s různou
úrovní důvěryhodnosti a/nebo
zabezpečení
TLD
Doména
jednoznačné jméno (identifikátor)
počítače nebo počítačové sítě
(připojené do internetu)
posloupnost několika částí oddělených
tečkami
seřazeny podle obecnosti
poslední část ― doména nejvyššího
řádu (TLD)
ccTLD
Top Level Domain
sdružující domény jednoho státu
nejvyšší úroveň stromu internetových
název dvoupísmenný

domén
pevně stanoveny organizací IANA
národní (country-code TLD, ccTLD)
generické (generic TLD, gTLD)
infrastrukturní
gTLD (leden 1985)
sdružující obecné domény
com – komerční subjekty
edu – vzdělávací organizace USA
gov – vládní orgány USA
net – subjekty orientované na
poskytování síťových služeb a
infrastruktury
org – nekomerční organizace a
občanská sdružení
mil – armáda USA
odpovídající kódu země ISO 3166-1
př.: cz (Česko)
gTLD
aero – pro letecký průmysl
biz – pro obchod (business)
cat – pro katalánskou jaz. a kulturní komunitu
com – pro komerční (ziskové) organizace
coop – pro družstva a družstevní sdružení
edu – pro vzdělávací instituce v USA
gov – pro vládu USA (government)
info – pro servery s informacemi
gTLD
int – pro mezinárodní organizace

založené na základě mezistátních
smluv
jobs – pro oblast lidských zdrojů
mil – pro armádu USA
mobi – pro poskytovatele mobilních
produktů
museum – pro muzea
infrastrukturní TLD
gTLD
name – pro osobní stránky jednotlivců
net – pro org. zajištující provoz sítě
org – pro neziskové organizace
pro – pro profesní sdružení apod.
travel – pro oblast cestovního ruchu
DNS
vnitřní potřeby ― DNS
Domain Name System
.arpa
hierarchický systém doménových jmen
Address and Routing Parameter Area
realizován servery DNS a protokolem
(oblast pro parametry adresování a
směrování)
DNS
převody doménových jmen a IP adres
uzlů sítě
URL
URL
Uniform Resource Locator
protokol://[login]host[:port]/[cesta]
přesná specifikace umístění zdrojů
[?dotaz1[&dotaz2[&…]]][#záložka]
př.:
http://user:[email protected]:80/auto/osobni.html?
typ=cabrio#motor
informací na internetu
Uniform Resource Identifier (URI)
Uniform Resource Name (URN)
Často užívané služby
http (pro WWW)
mailto (pro email)
ssh (pro vzdálený shell)
ftp (pro přenos souborů)
rdp (pro připojení vzdálené plochy
Windows)
scp (pro bezpečný přenos souborů)
Hlavička emailu (spam)
Return-Path: <[email protected]>
X-Original-To: [email protected]
Delivered-To: [email protected]
Received: from ara.zf.jcu.cz (localhost [127.0.0.1])
by nod32.zf.jcu.cz (Postfix) with ESMTP id CF2BC87C5F
for <[email protected]>; Mon, 20 Nov 2006 05:58:15 +0100 (CET)
X-Virus-Scanner: This message was checked by NOD32 Antivirus system
NOD32 for Linux Mail Server.
For more information on NOD32 Antivirus System,
please, visit our website: http://www.nod32.com/
Received: from 59.165.130.101.man-static.vsnl.net.in (unknown
[59.165.130.101])
by ara.zf.jcu.cz (Postfix) with ESMTP id 0960587C5B
for <[email protected]>; Mon, 20 Nov 2006 05:58:11 +0100 (CET)
Received: from mx00.1and1.co.uk (port=14487 helo=fuvgqsqqxsln)
by 59.165.130.101.man-static.vsnl.net.in with smtp
id 3ShAU-6X4BL3-H04
for [email protected]; Sun, 19 Nov 2006 20:58:15 -0800
X-Spam-Status: No, score=-85.8 required=4.5
tests=BAYES_50,DCC_CHECK,
HELO_DYNAMIC_IPADDR2,HELO_DYNAMIC_SPLIT_IP,HTML_80
_90,HTML_FONT_BIG,
HTML_IMAGE_ONLY_08,HTML_MESSAGE,MIME_QP_LONG_LIN
E,NO_REAL_NAME,
RCVD_BY_IP,RCVD_IN_XBL,RCVD_NUMERIC_HELO,USER_IN_
WHITELIST
autolearn=no version=3.0.3
Parts/Attachments:
1.1 OK ~1 lines Text
1.2 Shown ~11 lines Text
2
19 KB Image
----------------------------------------
Date: Sun, 19 Nov 2006 20:58:15 -0800
From: <[email protected]>
To: [email protected]
Subject: thee).
Parts/Attachments:
1.1 OK ~1 lines Text
1.2 Shown ~11 lines Text
2
19 KB Image
---------------------------------------So That ye judgment that the altar round about to; us them, and
[IMAGE]
[ Part 2, Image/GIF 26KB. ]
[ Cannot display this part. Press "V" then "S" to save in a file. ]
Message-ID: <000901c70c60$746bbd00$00b9aa3c@fuvgqsqqxsln>
From: "" <[email protected]>
To: [email protected]
Subject: thee).
Date: Sun, 19 Nov 2006 20:58:15 -0800
MIME-Version: 1.0
Content-Type: multipart/related;
type="multipart/alternative";
boundary="----=_NextPart_000_000B_01C70C1D.66487D00"
X-Priority: 3
X-MSMail-Priority: Normal
X-Mailer: Microsoft Outlook Express 6.00.2900.2869
X-MimeOLE: Produced By Microsoft MimeOLE V6.00.2900.2962
X-Spam-Checker-Version: SpamAssassin 3.0.3 (2005-04-27) on
ara.zf.jcu.cz
X-Spam-Level:
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<HTML><HEAD>
<META http-equiv=Content-Type content="text/html; charset=iso-8859-2">
<META content="MSHTML 6.00.2900.2963" name=GENERATOR>
<STYLE></STYLE>
</HEAD>
<BODY bgColor=#ffffff>
<DIV><FONT face=Lucida Console size=4>
So That ye judgment that the altar round about to; us them, and
<IMG alt="" hspace=0 widthQ1 heighth1
src="cid:000a01c70c60$746bbd00$00b9aa3c@fuvgqsqqxsln" align=baseline
border=0></FONT></DIV></BODY></HTML>
[ Part 2, Image/GIF 26KB. ]
[ Cannot display this part. Press "V" then "S" to save in a file. ]
Počítačová síť: zdroje
Topologie CESNET2
Jirovský, V. Vademecum správce sítě. Grada.

Q&A
Praha, 2001. [1. vydání.] 148 s., ISBN 80-7169745-1.
Peterka, J. Archiv článků a přednášek.
http://www.earchiv.cz
Wikipedia, internetová encyklopedie.
http://wikipedia.cz
Internet Assigned Numbers Authority.
http://www.iana.org
The Request for Comments (RFCs). http://rfc.net