John Oscar Publishing 2000

John Oscar Publishing 2000

Vytvořeno programem MS Word 2000

2


POČÍTAČOVÁ SÍŤ -

soubor počítačů a komunikačních prvků propojených komunikačními spoji

Historický vývoj 1. Systémy vzdáleného přístupu - veškeré výpočty jsou uskutečňovány na vzdáleném počítači

terminál

modem

telefonní síť

modem

počítač

2. Počítačové sítě - počítačová siť umožňuje realizovat výpočet kdekoliv, nejen na jednom konkrétním počítači - úloha jako celek běží většinou na jednom počítači ⇒ nutnost programového vybavení i dat nutných k řešení úlohy na tomto počítači počítač

počítač

3. -

počítač

počítač

terminál

počítač

Distribuované systémy množina počítačů a terminálů výpočet neprobíhá pouze na jednom počítači, ale na několika najednou nutnost rozdělení úloh v síti

většina dnešních sítí se pohybuje mezi jednotlivými vývojovými druhy počítačových sítí

Požadavky na počítačové sítě • • •

zvýšení spolehlivosti ⇒ v síti by porucha jedné komponenty neměla ovlivnit zbytek sítě zvýšení průchodnosti ⇒ více úloh v časovém intervalu zvýšení dostupnosti (nějaké služby)

3


Rozsah počítačových sítí -

v dnešní době počítačové sítě překonávají velké vzdálenosti a rozprostírají se na velké ploše naší planety

WAN – Wide Area Networks - národní, nadnárodní a světové počítačové sítě ⇒ tisíce a stovky kilometrů - využití současných infrastruktur ⇒ přenos dat a telefonních hovorů po jedné síti - původní rychlost 100 kb/s dnes až 100 Mb/s MAN – Metropolitan Area Networks - sítě v městských oblastech a regionech ⇒ několik desítek kilometrů, např. v Plzni již 2 : sít Plzeňského magistrátu, WEB-NET ve vlastnictví ZČU - propojení pomocí optických spojů a radiových směrových spojů - rychlost přenosu až 100 Mb/s LAN – Local Area Networks - počítačové sítě uvnitř budov a areálů ⇒ několik metrů až několik kilometrů - většinou v majetku instituce, která je vytvořila - využití speciálních spojení (kroucená dvoulinka, koaxiální kabel, optické vlákno) např. ETHERNET – 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s Topologie počítačových sítí Spoje dvoubodové - dva počítače vzájemně propojené mezi sebou, zejména v rozlehlých sítích, např. připojení z domova do počítačové sítě Spoje mnohabodové - sběrnicové spoje - zejména lokální počítačové sítě (LAN) •

sběrnicové sběrnice počítač

počítač

počítač

počítač

počítač

• kruhové − zejména v LAN – sítě typu FDDI (100 Mb/s) nebo TOKEN RING (kvalitnější a dražší)

počítač

počítač

počítač

počítač počítač

4


•

hvězdicové počítač počítač počítač

počítač

počítač

• -

obecné ve tvaru jakéhokoliv obecného grafu použití zejména v rozsáhlých sítích

počítač

počítač počítač

počítač

počítač

Komunikační média Měděné vodiče (kroucená dvoulinka) - 8 žil, několik druhů CAT3 – připojení telefonu(10 Mb/s), CAT5, CAT6 (100 Mb/s) - proud ve vodiči teče oběma směry – tam i zpět ⇒ eliminace rušivých vlivů

Koaxiální kabel - signál je veden vnitřním vodičem, opředení funguje jako uzemnění ⇒ stínění vnitřního vodiče 1. jádro – měděný drát 2. izolace 3. opředení měděným vodičem 4. vnější izolace

Optická vlákna - výroba tažením ze speciálního skla, průměr 50 µm, délka až 1 km konstantní index lomu - skleněné vlákno je obaleno teflonem, který má jiný index lomu

5


-

paprsky jsou vysílány pod různým úhlem každý paprsek tak letí jinak dlouhou cestu, potřebují k tomu jiné množství času⇒ omezení šířky pásma kvůli slévání ⇒ omezeno na 10 Mb/s

vlákno s proměnným indexem lomu - při okrajích je vlákno „řidší“ ⇒ paprsek při okrajích letí rychleji, u středu pomaleji ⇒ celková dráha jednotlivých paprsků je různá ale čas je stejný - omezení až na 1 Gb/s Jednovidová vlákna - průměr 2 µm, signál se šíří pouze středem - rychlost až několik Gb/s - výhodou je menší útlum signálu ⇒ možnost vedení na větší vzdálenosti (20-30 km) Radiové spoje všesměrové - rozhlasové a televizní spoje - nevýhodou je zabrání celého frekvenčního pásma směrové - signál se šíří v daném směru na vzdálenost až 30 km - u počítačových sítí zejména toto použití ⇒ minimální výkon a maximální kapacita, minimální investiční náklady - 2,5 GHz ⇒ 1 až 10 Mb/s družicové - vyšší přenosové frekvence asi 11 000 GHz - využití geostacionárních družic (telefon, televize a počítačové sítě) – nevýhodou je veliká vzdálenost 40 000 km ⇒ zpoždění tedy 270 milisekund - využití družic nízké oběžné dráhy – nevýhodou je nenulová rychlost oběhu družic nad zemí a natáčení parabol na povrchu zemském a výhodou malá vzdálenost, např. program IRIDIUM = systém 78 družic – použití u telefonních hovorů Optické( (laserové) spoje

Cíle počítačové sítě dovoluje sdílený přístup k výpočetním zdrojům dovoluje sdílený přístup k programům a datovým souborům medium pomocí kterého mohou geograficky rozptýlení uživatelé komunikovat (email, teleconferencing apod.) elektronická obec – skupina uživatelů informační dálnice, národní informační struktura cyberprostor

6


Prvky počítačové sítě • komunikační linky – dvoubodové nebo mnohabodové spoje • vyrovnávací paměti • sít – soubor uzlů (hostitelských systémů, směrovačů, bran) v jedné administrativní doméně • intersít (internetwork) – soubor propojených sítí • aktivní sítové prvky (počítače na kterých běží komunikační protokoly) host - počítač, na kterém běží aplikace používající sít opakovač - elektronické zařízení pro zesílení signálu most - počítač propojující dvě a více fyzických sítí (propojení LAN + filtrování ⇒ signál může tak zůstat pouze v subsíti ⇒ snižuje to zatížení celé sítě) směrovač - počítač, který směruje pakety mezi sítěmi brána - směrovač, přímo připojený k více sítím, slouží k propojení nehomogenních sítí switch - prvek nahrazující opakovač ⇒ propojí ty komponenty, které v danou chvíli spolu komunikují, né ostatní

Protokoly -

pravidla, podle kterých sítové komponenty vzájemně komunikují definují formáty vyměňovaných zpráv a akce spojené s přenosem zpráv mezi entitami protokoly známé z běžného života: řízení dopravy, komunikace lidí, problémy souběžného přístupu apod. telekomunikační společnost CCITT vytvořila nejprve protokoly v telekomunikačních sítích a poté se věnovala tvorbě protokolů v sítě počítačové

Úrovňová architektura -

architektura složitých systémů může být zjednodušena rozdělením do více úrovní úroveň N využívá služeb úrovně N-1 zajišťuje služby pro úroveň N+1 N+1 N N-1

-

-

služby poskytované nižší úrovni jsou nezávislé na tom, jak jsou tyto služby realizovány ⇒ skrytí složitosti nižších úrovní, změna úrovně N neovlivní ostatní úrovně rozhraní definuje jak lze službu využívat

7


Distribuovaná sítová architektura -

sít je složena z geograficky distribuovaných technických i programových komponent stejnorodé entity (např. procesy) na úrovni N poskytují služby komunikací (posíláním zpráv nebo paketů) sobě navzájem; používají při tom komunikační služby úrovně N-1 logická kontrola fyzické komunikace A

modem

B

HUB

C

modem

Relační model ISO/OSI -

ISO…….zkratka Mezinárodní organizace pro standardizaci OSI…….Open Systems Interconection (architektura pro propojování otevřených systémů)

- sedmiúrovňový model: aplikační úroveň (7.) - komunikace mezi procesy - všechny existující úrovně podporují aplikační úroveň - např. elektronická pošta, teleconferencing, www, ftp, telnet, distribuovaná databáze apod. prezentační úroveň - konverze dat do společného formátu - komprese dat (ztrátová, bezztrátová) - ochrana dat (šifrování) relační úroveň - spojení dvou aplikací pomocí relace - vytvoření relace (ověřování) - obnova po chybě - sdílení relačního spojení transportní úroveň - univerzální transportní služby: přenos mezi koncovými procesy - komunikace mezi koncovými uzly - multiplexování toku dat z vyšších úrovní (možnost spuštění více aplikací) - součást TCP/IP - spojované služby – spojení dvou uzlů, srovnání rychlosti vysílače a přijímač; řízení toku dat; realizované služby jsou spolehlivé ⇒ přijímací strana se nemusí starat jak je služba uskutečňována

8


-

nespojované služby – datagramové služby ⇒ posílání krátkých zpráv (datagramů) samostatně ⇒ tento systém nezaručuje přenos, neduplicitu apod. v případě posílání více datagramů; použití nejčastěji v systémech pracujících v reálném čase síťová úroveň - přijímání paketů z vyšších úrovní a určení jejich cesty do koncových uzlů - řízení směrování - předcházení zahlcení a kolizím - adresování v síti metoda škrticích paketů – posílání protipaketů pro zpomalení sítě zahazování (odmítání) zpráv linková úroveň - komunikace mezi dvěma sousedními uzly - zajištění bezchybného přenosu ⇒ nejdůležitější úkol - řízení rychlosti přenosu mezi sousedními uzly - např. připojení z domova na Internet ARQ (opakování vysílání chybně přijaté zprávy) - s kladným potvrzováním – potvrzování každé dobře přijaté zprávy, mlčení znamená nepřijetí zprávy - záporného potvrzování – ohlášení neporozumění (použití v pomalých systémech) - kombinace obou – potvrzování úplně všech zpráv FEC (metoda s dopředenou korekcí chyb) - vysílání zpráv s dostatečnou redundantností (systém si dokáže odvodit správnou zprávu) - použití zejména v mezipozemských přenosech fyzická úroveň - transporty jednotlivých bitů komunikačním vedením - kódování přenášených informací

N+1 vrstva

N vrstva

N+1 entita

PDU

N entita

(N) protokol

N-1 vrstva

N-1 entita

Service Access Point

9


INTERNET -

-

byla velká snaha uvést sedmiúrovňový model v život, jenže bylo mnoho proti: nutnost celé řady protokolů, vysoké náklady, malá používanost americké ministerstvo obrany zadalo projekty univerzitám (zač 70. let), aby vymysleli systém pro posílení armády, jedním z úkolů byla také počítačová síť došlo k vytvoření modelu přenosu dat přepínáním paketů (rozdělení, posílání samostatně, opětovné spojování) koncem 70. let představení tohoto modelu veřejnosti ⇒ velký zájem univerzit podílet se na tomto projektu začátkem 80. let je už dost přípojných bodů, dochází k oddělení vojenské části počátkem 90. let komercionalizace ⇒ vznik Internetu

-

Internet je postaven na přenosových protokolech z 70. let: TCP/IP TCP…………Transport Control Protocol ……. 4. úroveň IP……………Internet Protocol…………………3. úroveň

-

Internet – celosvětová síť internet – propojení sítí s TCP/IP

-

-architektura TCP/IP: aplikace TCP

UDP ICMP

IP ARP přenosová vrstva

fyzická + linková úroveň přenosová vrstva – spolupráce se současnými schopnostmi, přenos informací z jednoho uzlu do druhého síťová úroveň ICMP……Internet Control Message Protocol – přenos řídících zpráv ARP……..Adress Resolution Protocol – převod síťové adresy na fyzickou transportní úroveň UDP……..User Datagram Protocol – datagramové služby

10


Adresování v internetu -

-

každý objekt (PC) je označen jménem a jednoznačným identifikátorem (IP adresou) adresa je 32 bitové číslo v tečkové notaci (desítková čísla jsou oddělena tečkami) např. 147.228.67.23 toto je IP verze 4 dnes už v důsledku počtu PC na celém světe IP verze 6 (modifikace), délka adresy již 128 bitové číslo ⇒ 4x delší, množství adres se zvětšilo 296 IP adresy rozděleny do několika tříd:

Třída A - první číslo síť, další tří čísla host - maximálně může být 27 (mínus asi 7) sítí ⇒ asi tedy 115 sítí - ve dvojkové soustavě tato třída má na začátku vyhrazenou 0 (např. 001101.011.0001.00011) Třída B - první dvě čísla síť, další dvě čísla host - maximálně může být 214 sítí a 216 host - ve dvojkové soustavě tato třída má na začátku vyhrazeno 01 (např. 011001.1001.01.01111101) - tuto třídu má např. ZČU: 147.228.67.23 Třída C - první tři čísla síť, poslední host - maximálně může být 221 sítí a 254 host - ve dvojkové soustavě má tato třída vyhrazeno na začátku 110 Třída D - bez vnitřní struktury - jedná se o skupinovou adresu ⇒ skupinové adresování ⇒ čím dál větší význam při přenosu v reálném čase např. u netrádia (nenavazuje se spojení s každým PC zvlášť, ale signál je šířen všem najednou) - ve dvojkové soustavě má tato třída vyhrazeno na začátku 1110 Třída E - tato třída používána při experimentech - ve dvojkové soustavě má tato třída na začátku vyhrazeno 1111 Jména -

zavádí se kvůli srozumitelnosti a zapamatovatelnosti nemusí být jednoznačná na Internetu je zaveden hierarchický jmenný prostor rozlišovací domény např.: edu, com, gov, mil, net,…..cz, sk, pl, hu sin.uu.net jméno PC

subdoména

cz zcu doména kip

11


-

převod mezi jménem a adresou: • jméno ⇒ adresa • adresa ⇒ jméno

-

převod je prováděn decentralizovaně ⇒ decentralizovaný systém základ tvoří tzv. jmenné servery (JS) - uložené části databáze jmen - vytváří hierarchii - spolupráce při převodu - vyřízené dotazy si po dobu 1 dne ukládá do „cash“

-

kořenové jmenné servery ve světě jich je asi 7 – jejich zatížení je rovnoměrné jejich databáze jsou identické

vse.cz

Kořenový J.S.

2.

3. 4.

5.

JS

JS

PC1

cash

1.

6. PC1

zcu.cz

Aliasy (přezdívky) -

funkční jména – většinou podle poskytovaných služeb jeden počítač tedy můžeme identifikovat podle: adresy, jména, několika alias www.zcu.cz ftp.zcu.cz time.zcu.cz gopher.zcu.cz

-

12

aliasy jednoho PC

převod nejen jména a adresy, ale i zjištění operačního systému, poštovního servru daného počítače atd.


APLIKAČNÍ ÚROVEŇ Procesy • • • -

-

-

Proces programový modul paměť data procesor Modely model server/klient model peer-to-peer ⇒ rovnoprávný (stejná funkce na všech komponentách) Realizace servrů podle služeb: datagramové – pro aplikace jednotného charakteru, např. jmenné služby, čas apod. virtuální okruhy – při přenášení velkého množství dat, kde záleží na bezchybném přenesení podle způsobu práce: interaktivní – v jednu chvíli obhospodařují 1 požadavek procesně orientované – vytvoření spec. procesu na uspokojení našeho požadavku a poté zrušení tohoto procesu; počet procesů je omezen (u ftp, gopher atd.) podle zapamatování stavu: stavový bezstavový – pamatují si stav rozpracovaní ⇒ pokračování práce tam, kde došlo k přerušení; server si nemusí nic pamatovat, informace o úplnosti posílá na hostitelský počítač

Typy servrů a služeb aplikační úrovně Souborový server - slouží k ukládání souborů na vybraném PC - souborový systém se dělí na : svazky, adresáře, soubory - možnost sdílení dat, ale nutnost vytvoření ověřovacích mechanismů uživatele a mechanismus přístupových práv k souborům R……čtení W…...zápis X……spuštění programu …. - využití mapování disků k ztotožňování svazku s nějakou částí adresářového stromu disku na souborovém serveru Host 1

Server

Host 2

13


- typy:

NOVEL v 5.x (Dos) NFS – Network File System (Unix) NTFS – NT File System (NT Server) AFS – Andrew File System (Orion)

Diskový server - dnes už se příliš nepoužívá - přístup je pouze k celému disku, né pouze např. k jednomu souboru - uživatelé tedy přistupují k disku jako celku - výhodou větší jednoduchost přístupu - nevýhodou je vytažení přístupových práv pouze na celý disk - sdílené disky jsou pouze pro čtení, každý uživatel má pak pro čtení a zápis svůj vlastní disk Tiskový server - realizování disků na společné tiskárně ⇒ síťové tiskárny • lokální tisk - text, který chceme vytisknout se nejprve převede do jazyka tiskárny a poté až je vytištěn program OS Ovladač tiskárny

tiskárna

-

jazyky: PostScript – univerzální jazyk, možnost uložení do souboru a až poté vytištění program

ovladač

soubor

tiskárna

•

síťový tisk program

Tiskový servr

OS Ovladač tiskárny

14

Ovladač tiskárny

tiskárna


-

síťový server obsluhuje více klientů současně ⇒ vznik fronty Klient emm.

tiskárna

Klient

Klient

-

požadavky na tisk se řadí tedy do fronty, kde existují následující stavy: vytváří se, připraven k tisku, tiskne se existují také příkazy např. na upřednostňování ve frontě, mazání z fronty apod. přístup k tiskovému serveru: přesměrováním – převedení tisku na síťovou tiskárnu; v Novelu příkazy „capture, endcap“ tisk souboru – a) uložení tiskové sestavy do souboru b) kopírování souboru na tiskárnu (copy/b soubor.prn lpt2)

Poštovní server a elektronická pošta - slouží k přenosu zpráv v datovém režimu - přenáší se : text (původně) – ASCII znaky formátované dokumenty (text) – např. .pdf (portable data formular) zvuk ⇒ voicemail obraz video data (programy) – binární data -

funkce elektronické pošty: Klient Klient

poštovní server

poštovní server

výstup

vstup

-

výstup

vstup

k chybě může dojít např. přeplněním poštovního serveru

15


-

formát přenášených zpráv: dvě základní části: záhlaví, data [

]

adresa odesílatele, adresa příjemce, adresa příjemce kopie, předmět context type context transfer encoding

nová řádka [

] nová řádka

. nová řádka - adresy vypadají následovně: adresa@počítač.subdoména.doména - poštovní servery umí pracovat s aliasy (přezdívkami) context transfer encoding – base 64 – kódování context type – typ přenášené informace - typ/podtyp např. text/plain, image/jpg, aplication/msword ……

-

MIME – Multipurpose Information Mail Exchange

-

prostředky pro přístup k elektronické poště: • odesílání pošty klient

klient

•

poštovní server

Poštovní HUB

poštovní server

přijímání pošty klient

poštovní server

poštovní přihrádka (mail)

telnet

…..programy: pine, elm ….umí manipulovat se soubory v pošt. adresáři

16


-

vzdálený přístup k elektronické poště: POP – Post Office Protocol PC

host

poštovní server

Port=110

přihrádky POP server

-

na PC běží tzv. POP klient název POP servru ZČU je pop.zcu.cz příkazy pro telnet: user, pass, list, retr, quit, dele

IMAP – Internet Mail Access Protocol - funguje obdobně, ale umožňuje pracovat s poštou i částečně: přenesení autorů zpráv, věcí apod.

List server - Elektronická konference -

vytvoření zájmových skupin a těmto pak rozesílání zpráv (příspěvků) od různých členů ⇒ např. server list.zcu.cz • uzavřené • otevřené - druhé členění na: • moderované • nemoderované

odesílatel

list server

PC PC PC

-

komunikace: administrativní (řídící) kanál - umožňuje přihlášení, odhlášení, pozastavení a obnovení členství, výpis seznamu konferencí, seznamu členů, help - např. [email protected], majordomo@….., název konferencerequest@…. datový kanál - samotný přenos zpráv - např. [email protected]

17


News server - Elektronické news -

zaslané příspěvky se pouze ukládají na servery, na kterých je možné si je přečíst ⇒ nedochází k odesílání klientům

News server

News server

News server

klient

klient

Služby aplikační úrovně -

telnet, ftp, gopher, www, finger, netfind, whois, X500, videokonference, time servery • TELNET – vzdálený terminál - jedná se v podstatě o emulaci terminálu navázání spojení dohodovací fáze (určení typu terminálu) přenos dat ukončení spojení - historicky různé typy terminálů: VT100, VT320… (čím větší číslo tím dokonalejší) - služba telnetu je implicitně přístupná přes port = 23 - znaky na telnet klientovi se zobrazují na obrazovce až po vrácení z telnet servru

PC (telnet klient)

telnet server

úloha (shell)

otevřená podoba

-

proti odzírání ve formě otevřené podoby se používá ssh –secured shell ⇒ prostředek umožňující normální funkce, ale v šifrované podobě; použití port = 22 PC (ssh klient)

18

ssh server


• FTP – File Transfer protocol navázání spojení přenos příkazů přenos dat (příkazy: dir, get, ls, put, cd, mget, mput, bye) ukončení spojení řízení (port = 21) server

klient

data (port = 20)

bin…………….čtení souborů binárně ascii…………...čtení textových souborů promt………….přepínač, zapíná/vypínání dotazů hash……………zobrazování křížku za každý přenesený kb !………………..ovládání v našem vlastním adresáři lcd……………..změna domácího adresáře -

ftp souborů je ve světě hodně zvláštní formou jsou pak indexové servry ⇒ archie servry (jméno programu a místo uložení)

• GOPHER - typy informací: adresáře - chápáno jako seznam dokumentů - prohlížení informace - uspořádání do skupin podle typu informace link - adresování adresářů na cizích strojích textové soubory prohledávání pošty - spec. typ adresáře - specifikace klíčových slov pro vyhledávání telefonní seznam (speciální aplikace) telnet relace (přihlášení na jiný stroj) multimédia (obrázky, zvuk, video) formátovaný text (postscrip) server

klient

server server

server

server

19


-

protokol:

port = TCP / 70 server

klient navázání spojení data text

text <,> ukončení spojení

-

přenášená data: <sektor> <port> 0....soubor 1....adresář 2…telefonní seznam

-

7....prohledávání 9…binární soubor 8…telnet

g.....gif soubor ….

nevýhoda: samy musíme prohledávat jednotlivé servry a jednotlivé adresáře

• WWW server - TCP port 80 - hypertextové spojení s dokumenty - přenos textu, souborů, obrazů, zvuků, videa apod. - systém dotazovacích servrů -

20

základní pojmy: HTTP – Hypertext Transfer Protocol - kromě zobrazitelných znaků obsahuje i další odkazy na související text HTML – Hypertext Markup Language - obsahuje řídící znaky a texty - obsahuje formáty a odkazy URL – Uniform Resource Locator - schéma: //jméno:heslo@počítač:port-cesta k souboru?parametr - schéma: http, shttp, ftp, telnet, gopher, news, mailto, file - parametr: parametry předávané úloze běžící na servru


-

URL může být lokální (do téhož dokumentu…#), nebo globální; může také být absolutní nebo relativní (obsah se doplňuje automaticky, není vázáno k určitému paměťovému médiu)

-

SERVER – http server ⇒ relativně jednoduchý KLIENT – relativně složitý, univerzální

-

formát přenášených dat:

záhlaví…autorská práva, vypršení platnosti, kódování

vlastní tělo….vlastní stránka

……… značky v dokumentu buď párové nebo nepárové (např.
) -

protokol: různé metody HEAD – klient požaduje zaslání hlavičky dokumentu ⇒ optimalizace přenosu GET – dovoluje vyžádat si nějaký dokument, za ? parametry (omezení) POST – neomezený počet parametrů – server zpracovává jiným způsobem PUT – umožňuje zapsat stánku na server DELETE – mazání

dokumenty (html stránky): • statické – soubory předem vytvořené přenášené do počítače • dynamicky vytvářené – podle aktuálního požadavku uživatele - vyžadují existenci programu pro vytvoření té podoby stránky jak na straně servru, tak i na straně klienta - používání CGI skriptu „Common Gateway Interface“ – jazyk vyšší úrovně (většinou interpretační) – PHP, Perl http server

GET

URL parametry

program

odpověď

standardní rozhraní

21


klient objekt

programu

program

Java skript

-

problémy: vyžaduje přenos velkého objemu dat ⇒ zavedení vyrovnávacích pamětí (cash) tyto vyrovnávací paměti jsou uložené v mezilehlých uzlech ⇒ proxy servry (zástupné) možnost filtrace, a kontroly práce na síti (problémem např. v bankovnictví)

PC server

Proxy server

-

brány: umožnění komunikace, překlad do html a přesun klientům např. netfind, whois, protokoly

klient

server

brána

22

databáze


-

prohledávání: roboti, spider server – shromažďuje informace formou registrace server

-

databáze

jazyk dokumentů – zadávání klíčových slov, vytváření logických výrazů: AND, NOT, OR, NEAR apod. portál – odkazy roztříděny podle skupin

• FINGER - získávání informací o uživatelích vzdáleného systému - textově orientovaný protokol - protokol TCP port = 79 - architektura server/klient

KLIENT

SERVER call

listen požadavek informace

akcept

close close

-

-

požadavek: jméno uživatele přihlašovací jméno uživatele

+ @jméno hosta

informace: výpis informací o uživateli výpis informací o přihlášených uživatelích např.

/w

<jmeno>@stroj @stroj

23


• NETFIND - získávání informací o uživatelích nějaké domény - ve světě několik servrů, které podporují tudle službu (většinou podle pro jednotlivé státy, např. u nás: netfind.vslib.cz - přístup k této službě pomocí telnetu nebo bránou přes http protokol telnet netfind.vslib.cz login: netfind pass: netfind zadání dotazu -

jméno subdoména doména Novak zcu cz

• WHOIS - prostřednictvím centralizované databáze poskytuje tato služba informace o zaregistrovaných uživatelích - interaktivní prostředí, ve kterém pak pomocí dotazů získáváme informaci o nějakém člověku • X500 - následníkem služby „whois“ - tzv. directory services – adresářová služba - dovoluje získávat informace o nějakých objektech umístěných v decentralizovaných databázích - 2 složky: vlastní protokol - relativně velmi jednoduchý - operace charakteru: prohlédni, přečti, zapiš, porovnej, zruš, modifikuj.. vlastní databáze - adresný prostor objektů ⇒ objektům jsou přiřazeny atributy ⇒ hierarchický systém objektů atributy: jméno=hodnota 0…….jméno organizace OU….organizační jednotka C……země

SA……..street adress L………lokalita CN……..označení objektu

[C=CZ, O=ZCU, OU=KIV, CN=…] kořen C=

C=

O=

O=

O= OU= OU= CN=

24

OU= CN=

OU=

C= O=

O=


-

vyhledávání (2 komponenty): DUA –Directory User Agent DSA – Directory System Agent

DUA

DSA

DSA

-

DSA

realizace: vytvořen protokol pro zjednodušování LDAP Lightweight Directory Access Protocol ⇒ přístup k adresářovým službám

• VIDEOKONFERENCE - přenos obrazu a zvuku - internetové radio, internetová televize, videokonference

zdroj informace

zobrazování (zpracování informace) – obraz, zvuk

-

např. Net Meeting – výměna informací mezi 2 účastníky ⇒ obraz, zvuk, obrázky (white board), textová informace

-

požadavky na přenosové kapacity: zvuk v kvalitě audio CD, stereo 44,1 KHz ⇒ 1,411 Mb/s obraz 768x576 b, 25 frames, 24 b/na 1 bod ⇒ 33 MB/s

-

komprese dat: Motion Picture Expert Group MPEG1 – 352x288 b, 25 frames ⇒ 1,5 Mb/s MPEG 2 – 768x576 b,25 frames ⇒ 2-10 Mb/s (komprese 1:30 - 1:200) MPEG 4 – 176x144 b,10 frames ⇒ 64 kb/s

-

pro přenos multimediálních dat je nutná kvalitní infrastruktura přenos obrazové a zvukové informace se realizuje pomocí tzv. skupinového adresování ⇒ skupina počítačů má stejnou skupinovou adresu dochází tak k přenosu 1:N

-

25


zdroj informace PC

PC

PC

PC

PC

-

využívání tzv. MBONE – páteřních sítí pro přenos skupinových dat (dat na skupinové adresy) realizováno nad sítí Internet nutná celá řada směrovačů ⇒ nutnost tedy dovybavit sítě prostředky pro skupinové směrování výhodou je možnost využití již stávající infrastruktury nutností je také zajistit synchronní přenos dat ⇒ vysílací rychlost musí být stejná jako rychlost přijímací (např. řešeno pomocí načítání do „bufferů“) přijatelné je pouze zpoždění

příjemce

zdroj směrovač příjemce

příjemce

příjemce

MBONE

26


•

ČAS, ČASOVÉ SERVERY - pro připojení do počítačové sítě dochází k synchronizaci času mezi naším počítačem a servrem, ke kterému se připojujeme - u rozsáhlých sítí je to složitější ⇒ existují časové servry, které poskytují přesný čas (buď získaný z jiného časového servru, nebo přímo z časového etalonu – atomové hodiny, signál šířený dlouhými radiovými vlnami)

•

DATABÁZOVÉ SERVERY - jazykem pro přístup k databázím je SQL- Structure Query Language - unifikovaný přístup

DBS

Lokální přístup

Vzdálený přístup

Program klienta SQL klient

DBS

HTTP

Studijní agenda ZČU

HTTP klient

-

síťový management – prostředky pro diagnostiku a sledování dění na síti

27


BEZPEČNOST POČÍTAČOVÉ SÍTĚ -

počítačová síť je otevřená nebezpečí napadení počítačové sítě i jednotlivých počítačů nebezpečí odposlechu přenášených informací

1

2

u1

3

u2

4

u3

u4

…..ochrana uvnitř systému, vstupu do systému …..ochrana komunikačních cest -

napadení: aktivní – modifikace, zadržování dat (komunikace) pasivní – odezírání hlavními příčinami většinou odhadnutí hesel nebo napadení cest

-

šifrování: symetrické šifry – jeden klíč pro šifrování a dešifrování ⇒ rychlé nesymetrické šifry – dvojice klíčů, pro šifrování je veřejný, druhý neveřejný musí být nemožné odvodit šifrovací klíč

text -

28

K=fE(T)

T=gE(U)

DES – USA, šifrování vládních dokumentů – klíč 56 bitů 3DES – trojnásobné použití klíče DES – klíč 112 bitů SAFER

útoky na počítačovou síť: • pasivní - kradení/únik informace – získávání obsahu zprávy - analýza přenosu – odkud, kam, délka bloků, množství dat • aktivní - modifikace toku dat – změna obsahu, opakování, změna pořadí, rušení, vkládání, syntéza zpráv, změna adresy, změna dat, modifikace požadované informace - blokování přenosu mezi dvěma entitami - zadržování – zpožděné odesílání zpráv - vytváření falešného spojení (maskování se) – autorizace entit, časová integrita


-

cíle zabezpečení: prevence pasivního útoku detekce aktivního útoku

Ohodnocení bezpečnosti -

existuje více způsobů ohodnocení bezpečnosti jedním z nich je TCB- Trusted Computing Base uvedeno v Orange Book – The Trusted Computer Evolution Criteria o úplný ochranný mechanismus ve výpočetních systémech o zahrnuje software, hardware, firmware o podpora výrobců spolehlivých operačních systémů

-

vlastní klasifikace – rozdělení do 4 skupin: skupina D - bez zajištění bezpečnosti – minimální ochrana (MS-DOS) skupina C - volná ochrana – ponecháno na uvážení - např. systémy založené na ověřování uživatele skupina B - nařízená, vymezená ochrana skupina A - verifikovaná ochrana - vyžaduje úplný formální návrh systému - orientováno na klasifikaci informace

Zajištění bezpečnosti • • •

ověřování uživatele…………………přístup do výpočetních systémů zabezpečení přenosu………………..šifrování, „kontrolní součet“ ⇒ proti změnám zabezpečení nepopiratelnosti……….elektronický podpis

1. Ověřování uživatele heslem - jednoduché ověření - nevýhodou je přenos jména a hesla v otevřené podobě

jméno/heslo Server

User povolení přístupu

-

Login

Pass

Honza lumir

Blb vlk

možnost přenosu hesla a jména v zašifrované podobě ⇒ SSH

29


2. Ověřování uživatele pomocí ověřovacího serveru - ověřovací server = bezpečný počítač - udržuje databázi uživatelů a jejich hesel - přenos relačního klíče – šifrovací klíč pro komunikaci - KERBEROS – systém používaný v systému OrionNT

jméno/heslo Server

User

K…..šifrovací klíč odvozený z hesla

(informace)K

(informace)K

(informace)

identifikace uživatele

3. Ověřování uživatele pomocí certifikační autority (CA) - nejmodernější způsob identifikace subjektů 1. 2. A

CA

5

4. 5. B

3. 6. 7.

-

CA vystaví každému subjektu tzv. certifikát: (x.509) CA – ID Doba platnosti Subjekt ID Subjekt – Kv (veřejný klíč) Podpis CA

30


LOKÁLNÍ -

POČÍTAČOVÉ

SÍTĚ

rozloha 1 – 10 km většinou jeden vlastník vyhrazené komunikační médium (kroucená dvoulinka, koaxial, optické vlákno, radiové spoje) přenosová rychlost: 10 Mb/s – 1 Gb/s topologie: sběrnicová, kruhová topologie, hvězdicová topologie řízení přístupu ke komunikačnímu médiu: • centralizované – nepoužívá se – metoda výběru, metoda výzvy • decentralizované – větší spolehlivost, snížení režie a. metody náhodné - předpokládají kolize při přenosu, není ochrana proti zahlcení - opakování zprávy po opakování náhodné doby - metody naléhající – ihned po přestání začne rychlá, velké nebezpečí kolize, může vést k zahlcení sítě (neustálé skákání si do řeči) - metody nenaléhající – automatické přeplánování na pozdější dobu, méně agresivní, pomalá, malé nebezpečí kolize, nedojde k zahlcení sítě b. metody rovnoměrného přístupu c. metody prioritní

Příklady LAN • -

ETHERNET vznik začátkem 80. let na vývoji se podíleli firmy: INTEL, XEROX, DEC vychází z metod náhodného přístupu – metoda CSMA-CD – naslouchání nosné vlny + detekce kolize snaha o zvýšení propustnosti sítě ⇒ přenosové rychlosti topologie: sběrnicová, hvězdicová, stromová

sběrnice počítač

počítač

počítač

počítač opakovač

počítač

počítač

počítač

počítač

- nesmí dojít ke vzniku smyček !!!!!

31


počítač počítač počítač

HUB

počítač

-

HUB – rozbočovač – 8, 16, 24…..vstupů

-

přenosová rychlost – 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s (páteřní sítě), 10 Gb/s (ve vývoji) komunikační médium – koaxiální kabel, kroucená dvoulinka, optické vlákno

-

typy: - 10 BASE 5 - 10 BASE 2 - 10 BASE T - 10 BASE F

-

- 10 Mb/s, základní pásmo, 500 m dlouhý segment - cheaper net, 200 m, koaxial, začátkem 90. let - twist – kroucená dvoulinka, ELIE 45 – 200 m až 1 km - optické vlákno

-

100 BASE Tx - 100 Mb/s, kroucená dvoulinka CAT 5 100 BASE Fx - 100 Mb/s, optické vlákno 100 BASE T4 - 4 páry vodičů ⇒ speciální modulační metoda

-

1000 BASE T - 1 Gb/s, kroucená dvoulinka 1000 BASE F - 1 Gb/s, optické vlákno

adresování v Ethernetu: - individuální – délka 48 bitů (6 slabik) – 24 bitů výrobce, 24 bitů další rozlišení; jedinečná - všeobecná – 48 bitů – samé 1….1, slyšení zprávy všemi stanicemi najednou; použití např. pro šíření výzev apod. - skupinová – (1x…….x), adresování skupin stanic -

32

kroucená dvoulinka délka 100 m

délka přenášených dat – 46-1500 slabik v 1 segmentu max 100 stanic


• -

TOKEN RING fyzický kruh – kruhová síť s předáváním pověření odposlouchává pouze příslušný počítač metoda přenosu – předávání pověření – metoda rovnoměrného přístupu ⇒ bez kolizí rychlost přenosu – 4 Mb/s (stejná propustnost jako 10 Mb/s Ethernet), 16 Mb/s maximální počet stanic 250 médium – kroucená dvoulinka adresa – 48 bit – individuální, všeobecné a skupinové adresování délka paketu – 4 099 slabik 1985 – velký úspěch – 20 % na trhu do ČR se moc nedostal, pro svojí cenu použití tam, kde je třeba nezahlcujících se sítí – např. banky, Škoda MB

• -

FDDI (Fibre Data Distributed Interface) optická síť realizováno dvojitým kruhem (kruhová topologie) ⇒ primární a záložní rozlehlost 100 km rychlost přenosu 100 Mb/s zařízení buď plné připojení (DUAL ATTACHMENT) nebo připojení pouze k primárnímu okruhu (SINGLE ATTACHMENT) použití jako páteřní sítě, metropolitní sítě ⇒ připojení významných serverů rychlé připojení pracovních stanic délka paketu 5 kB vysoká odolnost proti výpadkům ⇒ v případě poruchy se síť automaticky překonfiguruje a začne používat sekundární okruh

-

•

DALŠÍ

Standardizace protokolů lokální počítačové sítě ISO………….ISO 8802 IEEE……….. IEEE 802 802.3………….Ethernet 802.5………….Token Ring 802.12………...100 GU AnyLAN………….HP síť 100 Mb/s, telefonní vedení Propojení lokálních počítačových sítí Rozbočovače (opakovače) HUB

HUB

HUB

HUB

….max 4 33


Přepínače (switch) - propojuje pouze stanice, které spolu mají komunikovat - zvýšení výkonu, méně kolizí

Mosty(bridge) - oddělují jednotlivé LAN - filtrují přenos paketů podle adresy - mají 3 funkce: propouštění, filtrování, učení/zapomínání

B

A M1

M2

C

-

nesmí vznikat smyčky ⇒ nesmí dojít k zacyklení příklad umístění dvou mostů (z důvodu zálohování) použití spaning tree algoritmu – odpojení mostů vytvářejících smyčku + kontrola připojení všech

M1

34

M2


ROZLEHLÉ

POČÍTAČOVÉ

SÍTĚ

Přenos dat v rozlehlých počítačových sítích -

dvoubodové spoje, 10 Kb/s (individuální účastník), 100 Mb/s (realizace páteřních sítí) média: telefonní vedení, radiové spoje směrové a družicové, optická vlákna

Modemy -

název odvozen od pojmů modulátor a demodulátor propojení digitální techniky (počítače) s počítačovou sítí za pomoci analogového vedení

PC

Modem

Modem

PC

Telefonní síť

Modem

Terminálový server

počítačová síť

-

funkce modemu: • převádí číslicový signál na signál analogový a opačně • vytáčení telefonní čísla, vytvoření spojení • dohodnutí parametrů spojení • komprimace dat

-

stavy modemu: duplexní spojení • řízení – řídící příkazy • data – přenos dat

PC

Modem

sériové rozhraní

35


odpojen

připojování

připojen

spojení nelze navázat přerušení spojení

řízení

přenos dat

„+++“

-

-

…. 3 plus po sobě

data modem interpretuje ve stavu řízení jako řídící příkazy ve stavu přenosu dat je přenáší dál ze stavu řízení do stavu přenosu dat může přejít: • navázáním spojení • přepnutím ze stavu navazování spojení

příkazy modemu: vymyslela je firma AT&T ⇒ mluvíme o tzv. AT příkazech atz……..nastavení přednastavených atributů atd…….vytočení telefonního čísla atdp……pulsní volba atdt…….tónová volba (např. atdt 01974912222) ath…….zavěšení atm……zeslabení/zesílení poslechu -

nastavní parametrů modemu je uloženo v S-registrech 50 –540 ats0……….práce s registrem 0

COM1 Terminál

Modem COM2

8N1…….8 datových bitů + 1 stop bit (9600 b/s) at ok atp …… zpráva o připojení, nepřipojení

36


-

přenosové rychlosti modemu: normalizovány: 150, 300, 600, 1200 b/s 14 400 b/s, 16 800 b/s, 33 600 b/s, 56 Kb/s

PC

Maximální

-

Modem

rychlost

přenosové protokoly (mezi modemy): firemní protokoly MNP – Microcom Network Protocol MNP2 – MNP10 MNP5….standard délka přenášeného rámce přenosová rychlost opakování přenosu při chybě MNP10...určeno pro velmi špatné komunikační linky ⇒ radiové sítě - navázání spojení s nízkou přenosovou rychlostí ⇒ postupně se tato rychlost zvyšuje, zvětšují se a zkracují délky rámců V.x…….doporučení ITU týkající se protokolů, kódování, komprimace

Terminálový server a vzdálená přihlášení -

přihlášení ke vzdálenému systému • přihlášení v terminálovém režimu ⇒ (jméno + heslo) • v režimu připojení jako uzel počítačové sítě ⇒ možnost využití všech dostupných služeb

modem

Terminálový server

slip, ppp

slip……Serial Line Internet Protocol ppp…….Point To Point Protocol

Připojení na síť, směrovač

-

BOOTHP, DHCP – protokoly umožňující přenést informace o IP adrese, masce…

37


Digitální telefonní sítě -

přenáší číslicovou informaci ⇒ informaci v číselné podobě zařízení jménem CODEC – coder, decoder ⇒ převod analogového signálu na číslicový výhody: méně poruch, lepší možnost propojování sítí ⇒ kvalitnější přenos

telefon

CODEC

CODEC

ústředna

-

ústředna

převod signálu – využití PCM – pulsní kódové modulace ⇒ posloupnost 8 bitových slabik vždy po 125 2 µs c = 8 bitů + 8 000 = 64 Kb/s

ISDN Integrated Services Data Network - datové sítě integrovaných služeb - domácí přípojky ISDN • dovolují připojení našich přístrojů přímo na síť • k dispozici 2 x 64 Kb/s a jeden kanál řídící 16 Kb/s - domácí digitální miniústředna (NT2) • digitální telefon • počítač vybavený ISDN rozhraním • možnost zapojení až 8 zařízení -

E1………….30 x 64 Kb/s -

= 144 Kb/s

základní kanály s poté sdružují ⇒ vznikají přenosové systémy T (T1…T4) Amerika, Japonsko a E (E1….E5) - Evropa T1………….24 kanálů 64 Kb/s T2………….4 x T1 T3………….7 x T2 T4………….6 x T3

38

telefon

= 1,536 Mb/s

= 274 Mb/s = 2,048 Mb/s

synchronní přenos ⇒ 8 000 vzorků za sekundu


B-ISDN - širokopásmové ISDN, využití ATM technologie - hodí se pro přenos zvuku, pohyblivého obrazu a dat - nároky na kvalitu přenosu – musí být zajištěn synchronní přenos • rychlost snímání = rychlosti reprodukce • snímání konstantní rychlosti -

informace se přenáší komprimovaně ⇒ komprimace • ztrátová – zpětným obnovením nedostaneme to samé • bezeztrátová -

rychlost přenosu: 155 Mb/s, 625 Mb/s……………2 Gb/s médium: optické vlákno, metalické vodiče (na krátké vzdálenosti) data jdou normálně s telefonními hovory

ATM (Asynchronous Transfer Mode) technologie - data se rozdělí na buňky 53 slabik (5 řízení, 48 data) - výhoda – konstantní rozdělení do buněk usnadňuje přenos - přenos – na základě virtuálních kanálů - přenos je identifikován virtuálním obvodem (VCI) a virtuální cestou (VPI)

Host

ATM přepínač

ATM přepínač

Host

-

Host

Host

existují virtuální sítě vytvoření nad ATM IP over ATM – akademická síť v České republice

39


LINKOVÁ ÚROVEŇ – Ochrana proti chybám

Host 1

-

Host 1

existují 2 způsoby: • ARQ detekce chyb + opakování přenosu - použití při normálních přenosech – detekce chyb zabere v paketu málo místa • FEC detekce chyb + odstranění - při přenosu, který nelze opakovat ⇒ věrný přenos zvuku a obrazu, meziplanetární přenosy ⇒ samoopravitelné systémy ⇒ redundatnost přenosu dat – musíme přenášet mnoho informací navíc

Hamingova vzdálenost -

minimální vzdálenost dvou znaků abecedy uvádí se v počtu bitů ve stejnolehlých pozicích

-

při při

h=n h=n

dokážeme detekovat n-1 chyb dokážeme opravit n/2 chyb

Kódy pro detekci chyb -

paritní kódy: • liché - lichý počet jedniček • sudé - sudý počet jedniček • •

-

příčná parita podélná parita

v moderních systémech se používá zabezpečení pomocí cyklických kódů (CRC) sítě typu ETHERNET jsou zabezpečovány 32-bitovým polynomem s rostoucím počtem chyb a se zvolením špatného způsobu zabezpečení, narůstá možnost špatné detekce a opravy chyb

Model komunikačního kanálu -

40

přenos je binární, symetrický, bez paměti (přenos dalšího bitů neovlivňuje přenos dalšího) n n……počet bitů pravděpodobnost chyb: Pn = p


41


http://home.zcu.cz/~chairman

42

John Oscar Publishing 2000

Recommend Documents