Síťové modely a architektury – prezentace

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 tyto body:

  • Topologie
  • Princip dekompozice
  • Model ISO/OSI
  • Architektura 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

E-mail

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