Téma prezentace: Síťové modely a architektury
Typ souboru: prezentace PPTX
Přidal(a): Lukáš Hodboď
Popis materiálu:
Jedná se o prezentaci do hodin informatiky na téma síťové modely a architektury. Obsahuje topologii, princip dekompozice, model ISO/OSI, architekturu TCP/IP, ethernet, přístupové metody.
Zpracovaná maturitní otázka je k dispozici zde: https://studijni-svet.cz/sitove-modely-a-architektury-informatika/ .
Osnova:
Topologie
Hvězdicová topologie
Výhody
Závada kabelu = odpojí 1 stanici
Nedochází ke kolizím
Snadná konfigurace a rozšiřitelnost
Snadné odstraňování závad
Nevýhody:
Vyžadováno více kabelů
Nutnost mít další (centrální) prvek, např. hub
Selže centrální prvek = konec sítě
Stromová topologie
Využívá se ve firmních a větších domácích sítích
Výhody
Spolehlivost
Nižší náklady
Vyšší bezpečnost
Nevýhody:
Nutnost mít kvalitní hlavní prvek, popřípadě další prvky
sběrnicová topologie
Výhody:
Snadná realizace a rozšíření
Nevyžaduje tolik kabeláže
Vhodná pro malé sítě
Nevýhody:
Nesnadné odstraňování závad
Omezená délka kabelu a počtu stanic
Závada kabelu = konec sítě
Více stanic = malý výkon, výpadky, kolize
Kruhová topologie
Výhody
Jednoduchost, nenáročnost
Nedochází ke kolizím
Minimální zpoždění
Snadné odstraňování závad
Nevýhody:
Přerušení kruhu = problém sítě
Data prochází přes více stanic – riziko poruchy
Pro přidání další stanice je potřeba přerušit spojení
Topologie MESH
Výhody
Maximální spolehlivost
Bezpečnost
Nevýhody
Vysoká náročnost na kabeláž
Princip Dekompozice
Složitý problém zajistit bezchybnou funkčnost sítě
Řešení
Rozdělení na části (vrstvy)
Složením pak vznikne funkční síť
Hierarchické uspořádání
Vrstva může komunikovat pouze se sousedící vrstvou v rámci uzlu
S jiným uzlem komunikují pouze shodné vrstvy
Model ISO/OSI
Referenční model ISO/OSI
ISO Mezin. organizace pro standardizaci (International Standardization Organization – ISO)
OSI – Open System Interconnection – propojení otevřených systémů
Standard pro komunikaci mezi mezi různými počítačovými systémy
Série standardů definujících pravidla propojování systémů
Výhody modelu ISO/OSI
Jasné rozdělení funkčnosti vrstev
ulehčuje vývoj HW a protokolů – lze je vyvíjet pro jednotlivé vrstvy
Menší složitost sítí díky rozčlenění funkcí do vrstev
Vyšší míra spolupráce mezi odlišnými protokoly a sítěmi
Zjednodušuje se řešení problémových situací
Vrstvy OSI
Aplikační vrstva
Definuje způsob, jakým komunikují se sítí aplikace
databázové systémy, elektronická pošta nebo programy pro emulaci terminálů
Rozhraní, prostřednictvím kterého mohou uživatelé nebo aplikace připravovat data k odeslání a odesílat data po síti
souborové a tiskové služby
přístup k webu – HTTP
přístup k vzdálenému počítači – Telnet
protokol FTP
Je softwarová
Prezentační vrstva
Zajišťuje obecný datový formát mezi různými platformami
převod a překlad dat
komprese a dekomprese
šifrování a dešifrování dat
Relační vrstva
Řídí a ustavuje datové přenosy mezi uzly v podobě relací – session
Řídí komunikaci mezi dvěmi aplikacemi na různých počítačích
Volání vzdálených procedur – požadavky na vzdálené spuštění – požadavek se pošle na vzdálený počítač, tam se provede a počítač pošle odpověď
Příklad protokolu: NetBIOS
zajišťuje překlad jmen na adresy a správu relace
Transportní vrstva
Řídí komunikaci na úrovni koncových zařízení mezi dvěma procesy, běžícími na vzdálených počítačích
Pro identifikaci spolu komunikujících procesů používá adresy portů (klienta i serveru)
Segmentuje data pro aplikace ve vyšších vrstvách – segment je opatřen adresou portu
Protokoly:
TCP spolehlivý, spojově orientovaný
UDP nespolehlivý, rychlý, nespojový
Síťová vrstva
Přiřadí logické adresy zdroje a cíle komunikace a určí nejlepší cestu pro směrování dat v prostředí s více segmenty sítě
Zařízení: routery (směrovače) – přepínání paketů
Protokoly
ARP, RARP překlad adres (z logické na fyzickou a opačně)
BOOT, DHCP přiřazení logické (ip) adresy počítači
ICMP diagnostický a řídící protokol
RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP – směrovací protokoly, služební protokoly směrovačů
IP adresy
Logické adresy síťové vrstvy
IPv4 a IPv6
Přiděluje je mezinárodní autorita
IP adresa má velikost 4 byte = 32 bitů
Skládá ze dvou částí net – ID (adresa sítě) a host – ID (adresa počítače)
tři hlavní třídy IP adres – A, B a C.
Třída A
IP adresu třídy A v České republice nikdo nemá
Mají ji hlavně nadnárodní společnosti, vládní organizace USA
Adresování jen 126 sítí, ale v každé z nich může být až 16 miliónů počítačů.
Rozsah hodnot IP adres je: 0.0.0.0 až 126.255.255.255.
Třída B
Třída B umožňuje adresovat už 16 tisíc sítí a 65 tisíc počítačů v každé síti
První dva byte je adresa sítě a další dva adresa počítače
V Čechách ji mají významné organizace
Rozsah hodnot ve třídě B je: 128.0.0.0 až do 191.255.255.255.
Třída C
IP adresou třídy C dokážeme adresovat až 2 milióny sítí, v každé síti může být 254 počítačů
IP adresa třídy C je v Čechách nejpoužívanější
První tři byte jsou adresou sítě a jeden byte adresou počítače
Rozsah je: 192.0.0.0. až 223.255.255.255
Rezervované IP pro vnitřní sítě
Třída A : 10.0.0.0 až 10.255.255.255
Třída B : 172.16.0.0 až 172.31.0.0
Třída C : 192.168.0.0 až 192.168.255.0
Linková vrstva
Přenos a příjem jednotlivých rámců a jejich fyzické adresování
Řídí přístup k přenosovému médiu
Převádí pakety na rámce a připravuje je k přenosu
Přidává hlavičku s hardwarovou (fyzickou) adresu zdroje a cíle
Počítá kontrolní součet a přidává ho na konec rámce
zařízení – switch (přepínač), bridge (most)
Hardwarová adresa
Fyzická adresa
MAC adresa
Adresa linkové vrstvy
Je vypálená výrobcem do každé síťové karty
Je jedinečná
Má délku 6 B (podle standardu IEEE)
3B – identifikují výrobce (kód označující výrobce)
3B – přiřazuje výrobce
Fyzická vrstva
Definuje prostředky pro komunikaci s přenosovým médiem a s technickými prostředky rozhraní
Dále definuje fyzické, elektrické, mechanické a funkční parametry týkající se fyzického propojení jednotlivých zařízení.
Přenos jednotlivých bitů (1,0), ze kterých je složen rámec – bity převádí na elektrické nebo optické signály
Elektrické a mechanické charakteristiky vedení
Kódování signálu
Fyzické specifikace konektorů
Zařízení: kabely, konektory, repeatry (opakovače) a huby (víceportové opakovače)
Je hardwarová
Architektura TCP/IP
Aplikační vrstva
Programy (procesy) využívající přenos dat po síti ke konkrétním službám pro konkrétní uživatele
Protokoly:
Telnet
FTP
HTTP
DHCP…
Transportní vrstva
Na koncových zařízeních (PC)
Umožnuje přizpůsobit chování sítě potřebám aplikace
Kontrolované spojení
TCP (transmission control protocol)
Nekontrolované spojení
UDP (user datagram protocol).
Síťová vrstva
Síťová adresace a směrování
Směrovače, koncová zařízení
Protokoly:
IP, ARP, ICMP, IGRP, BGP
Vrstva síťového rozhraní
Přístup k fyzickému přenosovému médiu
specifická pro každý typ sítě
Všechny prvky sítě
Ethernet
Budování lokálních sítí (LAN)
Původní 10Mbit/s – firmy DEC, Intel a Xerox
IEEE- norma IEEE 802.3 -> ISO- norma ISO 8802-3
ISO/OSI
Fyzická a spojová vrstva
Jednoduchost protokolu -> snadná implementace a instalace
Přístupové metody
Definují pravidla přístupu ke komunikačnímu kanálu
Zprostředkování komunikace mezi zařízeními
Hlídá aby komunikovala na jednom komunikačním kanálu pouze jedna stanice
Velmi podstatný síťový standard
CSMA/CD
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
Poslouchá zda probíhá vysílání
Pokud neprobíhá začne stanice vysílat
CD (Collision Detection)
Kontroluje zda nedošlo ke kolizi
Pokud ano generuje signál JAM -> všechny stanice si vygenerují náhodný čas a pokusí se vysílání zopakovat
CSMA/CA
Wi-Fi
CA (collision avoidance)
žádost o povolení vysílání
signál RTS (Request To Send)
Odpověď AP
Signál CTS (Clear To Send)
FULL-DUPLEX
TP kabel
4 páry vodičů
jeden pár na vysílání a jeden na příjem
Zbylé nevyužity
Oboustranná komunikace
Nedochází ke kolizím
Přenosová rychlost odpovídá maximální možné
Token Ring
Kruhová topologie
Speciální paket – token
Vysílá pouze stanice, která vlastní token
Token si stanice předávají v kruhu
