PB169 ­ Operační systémy a
sítě
Architektura poč. sítí, model OSI
Marek Kumpošt, Zdeněk Říha
Úvod ­ počítačová síť
* Počítačová síť
­ skupina počítačů a síťových zařízení vzájemně
spojených komunikačním médiem
­ umožňuje sdílení informací a zdrojů
­ existuje celá řada typů počítačových sítí
* Síť ARPANET (vývoj začal v roce 1969)
­ považována za první počítačovou síť vůbec
­ cíle:
* zjednodušení komunikace
* sdílení HW
* sdílení dat a informací
* sdílení SW
Klasifikace počítačových sítí
* Typicky podle způsobu propojení
­ Bezdrátové
­ Drátové
* Optické
* Podle velikosti
­ LAN, WAN, MAN
­ PAN, VPN
* Podle poskytované funkcionality
­ Aktivní síť
­ Síť typu client-server
­ Peer-to-peer síť (pracovní skupina)
* Podle topologie zapojení
­ Sběrnice, hvězda, okruh, strom, ...
Způsob propojení sítí
* Drátové sítě
­ TP (twisted pair) ­ kroucená
dvoulinka
* 100Mbit, 1Gbit
­ Koaxiální kabel
* vyšší přenosové rychlosti než TP
­ Optický kabel (vlákno)
* Gbits
Způsob propojení sítí
* Bezdrátové sítě
­ mikrovlnné spoje ­ na vzdálenosti cca 50 km
­ rádiové spoje na frekvencích 2,4 nebo 5 GHz
(wifi)
­ satelitní (geostacionární satelity)
­ buňkové (např. GSM)
­ bluetooth (na krátké vzdálenosti ­ do 100 m)
Sítě typu PAN
* Personal Area Network
­ Síť, kterou využívá jedna osoba
­ Propojení počítače s dalšími zařízeními
* Tiskárna
* NAS nebo externí datové úložiště
* FAX, telefon, scanner
* PDA nebo mobilní telefon
­ Typicky propojeno pomocí
* USB, bluetooth, bezdrátově, infračerveně
Sítě typu LAN
* Local Area Network
* Geograficky ohraničená síť
­ domácnost
­ škola
­ počítačová laboratoř
­ budova
* Typicky postavené na technologii Ethernet
* Síť může obsahovat podsítě
* Existence aktivních síťových prvků
Sítě typu MAN
* Metropolitan Area Network
* Síť spojující několik LAN dohromady
­ Prostřednictvím aktivních síťových prvků
* Geograficky ohraničené
­ V rámci města
* Například akademická síť 147.251 v Brně
Sítě typu WAN
* Wide Area Network
* Síť pokrývající rozsáhlé geografické území
­ Velkoměsto, stát, několik států
* Propojení různými technologiemi
­ Bezdrát., optika
CESNET
Sítě typu VPN
* Virtual Private Network
* Virtuální síť
­ Typicky spojení s vnitřní sítí za použití veřejné
sítě (Internet)
­ VPN ,,tunel"
­ Typicky šifrované spojení
Propojení několika sítí
* Akademické sítě
* Vládní organizace
* Komerční sítě
* Soukromé sítě
* Internet
Aktivní síťové prvky
* Síťová karta (NIC)
­ V každém počítači/notebooku
­ Drátová (Ethernet)
* Konektor RJ45
­ Bezdrátové (wifi, 2.4 GHz)
­ Bluetooth (mobilní telefony, PDA, notebooky)
Aktivní síťové prvky
* Repeater (opakovač)
­ Zesílení signálu a odstranění šumu
* Router (směrovač)
­ Propojení sítí mezi sebou
­ Vytváří komunikační okruhy v rámci propojených sítí
­ Směruje datové pakety
­ Provádí překlad adres
­ Směrování probíhá na 3. vrstvě modelu ISO/OSI
* Síťová vrstva
* Protokol IP
­ Specializované zařízení nebo obyčejný počítač
Aktivní síťové prvky
* Switch (přepínač)
­ Propojuje zařízení v rámci jedné sítě
­ Probíhá na základě MAC adres připojených
zařízení
­ Příchozí pakety jsou přeposílány
,,inteligentně" (na rozdíl od HUBu)
­ Obvykle několik desítek portů
­ Některé switche zvládají funkcionalitu routeru
* Běžný uživatel se setká např. s wifi routerem
Topologie sítí
* Způsob propojení počítačů v síti
* Sběrnicová topologie
­ Jediný kabel (páteř), typicky koaxiální
­ Informace odeslaná všem, přijme pouze
příjemce (riziko odposlechu)
­ V daný okamžik může vysílat pouze jeden
* Zpomalení v případě velkého množství počítačů
­ Problém při fyzickém porušení kabelu
­ Použití opakovačů
Topologie sítí
* Hvězdicová topologie
­ Centralizovaná
­ Nejběžnější topologie
­ Aktivní prvek je typicky switch
­ Jedna cesta počítač-switch
­ Propojení každý s každým
­ Náročné na kabeláž
Topologie sítí
* Prstencová topologie
­ Spojení v kruhu
­ Data se posílají ve směru
šipky
­ Každý počítač funguje jako repeater
­ Selhání jednoho počítače ohrozí celou síť
* Token ring
­ Kruhová topologie, ale fyzicky je to hvězda
­ Vysílací právo předáváno pomocí tzv. tokenu
Topologie sítí
* Stromová topologie
­ Používá se ve velkých sítích
­ Listy stromu pak představují jednotlivé
podsítě, kde je např. hvězdicová topologie
­ Uzly stromu jsou aktivní prvky ­ routery
­ V rámci listu je použito switche
­ Selhání aktivního prvku neohrozí zbytek sítě
Referenční model ISO/OSI
* Mezinárodní norma pro standardizaci sítí
* Normy pro účely propojování systémů
* Abstraktní model reálného systému
* Nespecifikuje implementaci
* Uvádí principy sedmivrstvé síťové architektury
* Popisuje vrstvy, jejich funkce a služby
* Každá vrstva vykonává def. funkce
­ Využívá služeb sousední nižší vrstvy
­ Poskytuje služby sousední vyšší vrstvě
Vrstvy modelu ISO/OSI
* 7. Aplikační
­ Umožnit aplikacím přístup ke komunikačnímu
systému
­ FTP, DNS, DHCP, POP3, SMTP, SSH, Telnet,...
* 6. Prezentační
­ Transformace dat do tvaru, který používají aplikace
­ Převod kódů, šifrování, komprimace
­ Vrstva se zabývá pouze strukturou dat, ne významem
­ Např. SSL, TLS, MIME
Vrstvy modelu ISO/OSI
* 5. Relační
­ Synchronizace komunikace mezi relačními vrstvami
obou systémů a řízení výměny dat
­ Tvorba relačního spojení; obnovení; výjimečné stavy
­ RPC
* 4. Transportní
­ Přenos dat mezi koncovými uzly
­ Zajištění kvality přenosu dat
­ Hlavní protokoly této vrstvy
* TCP ­ ,,spolehlivý" přenos dat ­ nesmí se ztratit paket
* UDP ­ ,,nespolehlivý" přenos dat ­ nesmí dojít ke zdržení
Vrstvy modelu ISO/OSI
* 3. Síťová
­ Směrování v síti a adresace
­ Směrovače pracují na této vrstvě
­ Protokoly IP, ICMP, ARP
* 2. Datových spojů (spojová)
­ Formátuje fyzické rámce
­ Nastavuje fyzické adresy
­ PPP
Vrstvy modelu ISO/OSI
* 1. Fyzická
­ Specifikuje fyzickou komunikaci
­ Definuje elektrické a fyzikální vlastnosti
zařízení
­ Přenos ,,jedniček a nul"
­ Např. Ethernet