FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita PB001: Uvod do informačních technologií Luděk Matýska a Eva Hladká podzim 2019 Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 1/38 FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita Obsah přednášky Úvod Architektura počítačových sítí síťová vrstva transportní vrstva relační vrstva prezentační vrstva aplikační vrstva Vybrané síťové aplikace Jmenná služba - DNS WorLd Wide Web - HTTP Přenos souborů - FTP Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 2/38 Úvod FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Počítačové sítě ■ skupina HW prostředků a počítačů propojených komunikačními kanály, které umožňují sdílení informací a zdrojů. Možné účely: ■ komunikace uživatelů (přenos textu, řeči, videa, atd.) ■ sdílení hardwarových zdrojů ■ sdílení dat a informací ■ poskytování softwarových služeb Základní vlastnosti počítačové sítě: ■ doručení dat (správnému příjemci) ■ správnost doručení (nepoškozená data) ■ včasnost doručení Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 3/38 Úvod FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Ideální vs. skutečné sítě Ideální sítě ■ transparentní pro uživateLe/apLikace ■ neomezená propustnost ■ žádné ztráty dat V r ■ r v r i r v i V r ■ zadne zadne zpožděni ■ zachovávají pořadí paketů ■ date nemohou být poškozena Skutečné sítě ■ mají vnitřní strukturu, která ovlivňuje doručení dat ■ omezená propustnost ■ dochází ke ztrátám dat ■ data se variabilně zpožďují ■ pořadí paketů není garantováno ■ data mohou být poškozena Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 4/38 Úvod FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita Požadované vlastnosti ■ efektivita - efektivní/maximální využití dostupné přenosové kapacity ■ spravedlivost - stejná priorita přístupu všech uživatelů ke všem datovým tokům ■ decentralizovaná správa ■ rychlá adaptace na nový stav topologie sítě ■ spolehlivost ■ řízení toku dat - ochrana proti zahlcení Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 5/38 Architektura počítačových sítí FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Základní přístupy Spojované sítě (přepínání okruhů) ■ komunikace ve dvou fázích: navázání spojení —> přenos dat ■ spojení (cesta sítí) je udržována během celé komunikace ■ síť udržuje stav - informace o vystavěných spojeních ■ abstrakce drátu" ■ snadné zaručení kvality služby ■ např. analogové telefonní sítě Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 6/38 Architektura počítačových sítí FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Základní přístupy Nespojované sítě (přepínání paketů) ■ data rozdělena vysílající stranou na maLé pakety (datagramy) ■ každý paket prochází sítí samostatně ■ pakety mohou přicházet v různém pořadí ■ přijímající strana pakety opět složí do původní podoby ■ není třeba uchovávat stav sítě, větší robustnost ■ velmi problematická implementace kvality služby ■ např. Internet 7/38 Architektura počítačových sítí FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Komunikační protokoly Motivace: ■ forma komunikace/domLuvy musí být předem známa všem zúčastněným stranám Komunikační protokol: ■ určuje co je předmětem komunikaceja/cdaná komunikace probíhá a kdy probíhá ■ definuje ■ syntax - strukturu/formát zasílaných dat ■ sémantiku - funkční význam zasílaných dat (jak mají být interpretována) ■ časování - kdy je třeba zaslat kterou správu ■ např. TCP, UDP, IP, IPv6, SSL, TLS, SNMP, HTTP, FTP, SSH, ALoha, CSMA/CD,... Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 8/38 Architektura počítačových sítí FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita ISO/OSI model ■ 7 vrstev, každá odpovídá za konkrétní funkcionalitu ■ každá vrstva komunikuje pouze se sousedícími vrstvami ■ využívá služeb nižších vrstev k poskytování svých služeb vyšším vrstvám ■ funkcionalita je izolována v rámci vrstvy ■ Logicky se komunikace odehrává mezi stejnými vrstvami komunikujících stran, fyzicky prochází všemi nižšími vrstvami ■ vrstvy popisují pouze abstrakci, skutečné implementace se mohou odlišovat Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 9/38 Architektura počítačových sítí FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita ISO/OSI model vysílání příjem vrstva: 1 i aplikační 1 1 A 1 i prezentační 1 1 A i i relační 1 1 A i i transportní 1 1 A i i síťová 1 1 A i i spojová 1 1 Y A 1 1 fyzická 1 1 > fyzický kanál Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 10 / 38 Architektura počítačových sítí FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Srovnání TCP/IP s ISO/OSI ISO/OSI TCP/IP aplikační prezentační relační transportní síťová spojová fyzická aplikační transportní internetová (IP) síťové rozhraní Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 11/38 Architektura počítačových sítí síťová vrstva FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita Síťová vrstva - IP CÍL: propojování Lokálních sítí do velkých, komplexních sítí (internet) Internet protokol (IP): ■ odpovídá za dopravu dat mezi uzly ■ nespojovaná komunikace: základní jednotkou přenosu paket ■ zajišťuje směřování paketů v síti ■ jednoznačná identifikace (adresace) každého zařízení ■ metody základního monitoringu sítě Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 12/38 Architektura počítačových sítí síťová vrstva FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita IP adresy ■ jednoznačné určení uzLu pomocí číselné adresy ■ adresa: 32 bitů (IPv6 128 bitů) ■ běžně se zapisuje dekadicky ve formátu: A.B.C.D ■ zleva hierarchická: 147.251.48.1 Typy adres: ■ individuální (unicast) ■ broadcast - slouží k zaslání dat všem uzlům v dané LAN ■ skupinové (multicast) - data směřována příjemcům, kteří o ně projevili zájem Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 13/38 Architektura počítačových sítí síťová vrstva FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita IP protokol verze 6 (IPv6) Proč nový protokol? ■ relativně rychlé vyčerpání adresního prostoru IPv4 ■ potřeba podpory aplikací reálného času, zabezpečení, autokonfigurace, mobility Vlastnosti: ■ větší adresní prostor - 128 bitů (hexadecimální zápis) ■ rozšířitelný - rozšiřující hlavičky ■ podpora přenosů v reálném čase - prioritizace provozu ■ podpora zabezpečení přenosu - autentizace, šifrování provozu ... ■ podpora mobility pomocí domácích agentů ■ podpora autokofigurace Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 14/38 Architektura počítačových sítí síťová vrstva FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Přenos paketů CÍL: dopravit paket skrz síťod vysílače k přijímači ■ v podstatě grafový problém: sít jako graf ■ algoritmy nalezení cesty mezi dvěma uzly grafu ■ uzly znají cestu (explicitně, či implicitně) ■ podle cílové adresy rozhodují uzly, kam poslat paket dále Dvě fáze směrování: ■ nalezení směrovacích tabulek ■ vlastní zasílání datových paketů Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 15/38 Architektura počítačových sítí síťová vrstva FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Směrovací schémata ■ distribuované x centralizované ■ J- Client Server Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 37/38 Vybrané síťové aplikace Přenos souborů - FTP FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Přenos souborů - FTP Řídící vs. datová komunikace ■ řídící komunikace - přenos požadavků klienta a odpovědí serveru ■ domluva na parametrech spojení ■ typ souboru (textový vs. binární), vnitřní struktura souboru (obvykle bez struktury) a přenosový mód (proudový, blokový, komprimovaný) ■ nezbytné pro překonání heterogenity komunikujících stran Local Local code code Control process ASCII Client Control connection Control process Server datová komunikace Local data type and structure File type, data structure, and transmission mode are defined by the client Data transfer process Client Data connection Data transfer process Server Local data type and structure Luděk Matýska a Eva Hladká • PB001: Úvod do informačních technologií • podzim 2019 38/38