Počítačové sítě I.

• cíle
  • zajišťuje komunikaci mezi mnoha různými rovnocennými zařízeními
  • výměna informací
• prvky sítě
  • fyzické části
    • aktivní síťové prvky
    • pasivní síťové prvky
  • abstraktní části
    • kódování
    • protokoly
• dělení dle rozsahu
  • LAN - lokální síť
  • MAN - metropolitní síť (málokdy používáno)
  • WAN - celosvětová síť

HW části počítačové sítě

Pasivní prvky sítě

• nezasahují do přenášených informací
• pouze předávají informace dále
• jedná se převážně o přenosová média
  • kabely
    • metalické
      • koaxiální kabely
        • v nových systémech již nepoužívaný
        • přenosové rychlosti do 10Mbps
      • kroucená dvojlinka = unshielded twisted pair = UTP
        • dvojice drátů zakroucená do sebe
        • informace je v rozdílu potenciálů - oba dráty v páru jsou rovnocenné
        • výrazně snižuje nežádoucí vyzařování EM signálu
        • používá se více párů (běžně 4, tzn. 8 drátů)
        • běžné přenosové rychlosti do 10Gbps
    • optické
      • jednovidová vlákna
        • jedno tenké světlovodivé vlákno (průměr max 10 um)
        • drahé, ale rychlé
        • vlnový multiplex pro více kanálů v jednom vlákně
        • páteřní spoje
      • mnohovidová vlákna
        • jedno tlustší světlovodivé vlákno (průměr cca 60 um)
        • levnější, ale pomalejší
        • na kratší vzdálenosti
        • páteřní linky v budovách
  • bezdrátové technologie
    • elektromagnetické záření
      • ve viditelné i neviditelné části spektra
    • akustické přenosy signálu

Aktivní prvky sítě

• zasahují do přenášených informací
• zařízení
  • modem
    • modulátor demodulátor
    • překládají informace do a z formy jednodušše přenositelné pomocí cílové sítě
    • např. překlad internetového provozu pro přenos po telefoních kabelech (xDSL)
  • repeater
    • zesilovač signálu
    • zajímavost
      • v podmořských kabelech jsou schovány repeatry napájené 22kV
  • hub
    • zařízení na propojení více počítačů najednou
    • příchozí informaci rozešle vždy všem připojeným zařízením
  • switch
    • chytřejší hub, snaží se posílat informace jen tam, kam patří
    • při přetížení se přepínají zpět do režimu hubu
  • bridge
    • spojuje dohromady části jedné sítě
    • např. Wi-Fi <-> Ethernet
  • router
    • zařízení spojující více sítí dohromady
    • např. lokální síť <-> internet
  • firewall
    • bezpečnostní zařízení, které rozhoduje o tom, co může projít skrz a co ne
    • dává se mezi dvě sítě
    • chrání před průchodem nežádoucích informací (např. před útoky)
    • chová se transparentně (jako by na místě byl pouze drát)
  • síťové karty koncových zařízení
    • zkratka NIC (Network Interface Card)
    • v principu je na všech zařízeních zmíněných výše, jen je jich často více

SW části sítě

Kódování

• dohoda o tom, jakým fyzickým způsobem se budou informace přenášet
• příklady fungování
  • Máme kabel spojující dva počítače. Chceme poslat zprávu "1101". Jak zapíšeme "1"? A jak "0"?
  • Již umíme to co minule. Chceme si ale poslat zprávu "Ahoj". Jak do "1" a "0" zapíšeme písmeno "A"?
• řeší za nás síťová karta a OS

Protokoly

• dohoda o struktuře předáváných informací
• kvůli zjednodušení zpracování
• příklad fungování
  • Máme dva počítače spojené kabelem. Umí si navzájem předávat text. Nyní se jeden počítač chce představit a říci něco o sobě. Co pošle?
• skládáme do vrstev protokol pro komunikaci se sousedy v sobě může nést data protokolu pro komunikaci se vzdálenými zařízeními, který nese data pro zobrazení webové stránky
• někdy to za nás řeší OS, často ale ne
• důležité protokoly
  • UDP
  • TCP/IP
  • HTTP
  • SMTP

Bezdrátové sítě

• využívají prostředí (vzduch, vakuum) k přenosu informace, obvykle pomocí elektromagnetického záření
• dělení
  • analogové
    • jednodušší na zpracování, využívá nějakou vlastnost přenosového média (amplituda vlnění, frekvence vlnění)
    • do informace se dostává vlivem prostředí šum
    • příklad
      • FM rádio
  • digitální
    • složitější na zpracování
    • informace doráží přesně tak, jak byla odeslána (anebo nedoráží vůbec)
    • příklady
      • sítě pro mobilní telefony
      • GPS
      • IEEE 802.11 aneb Wi-Fi
        • Wi-Fi je trademark, který lze používat pouze tehdy, prošlo-li zařízení certifikací

Síť mobilních telefonů

• několik různých techonologií - GSM, LTE, UMTS, HSDPA, CDMA
• obecný princip
  • operátor
    • soustava vysílacích stanic BTS (Base Transceiver Station)
  • klient
    • mobilní zařízení
    • připojuje se na nesilnější BTS
    • při pohybu se přepojuje za chodu

Zabezpečení sítí

• ochrany sítí před připojením nežádoucích zařízení
  • filtrování zařízení (např. pomocí MAC adres)
    • zaleží na implementaci, ale v dnes používaných sítích (Wi-Fi, Ethernet) to lze relativně snadno obejít
  • kryptografické ověření
    • pokud není v implementaci příliš zásadní chyba, je v principu neprolomitelné
    • například GSM (klíč schován v SIM kartě)
• omezení obsahu
  • filtrování pomocí zkoumání přenášené informace
    • s trochou usílí se dá vždy obejít
  • povolení pouze přesně definované komunikace
    • účinné, ale pouze jednoúčelové