UPS Flashcards
Počítačové sítě
Množina komunikujících zařízení
Heterogenní prostředí
• HW architektura, OS, Software
• Přenosové médium
• NIC
Protokoly a standardy
• IEEE
• ISO/OSI
• RFC
ISO/OSI vrstvy
Aplikační (7) Prezentační (6) Relační (5) Transportní (4) Síťová (3) Linková (2) Fyzická (1)
Fyzická vrstva
Přenáší se bity
Zařízení: Rozbočovač
Protokoly: DSL, WiFi (IEEE 802.11), Ethernet
Definice signálů, konektorů, vedení, rychlostí,
Linková vrstva
Přenáší se rámce
Zařízení: Switch
Pracuje s MAC adresou
Dochází k přepínání
Přenos dat mezi sousedními uzly sítě (zabezpečení proti chybám)
Síťová vrstva
Přenáší se packety
Zařízení: router
Protokoly: ICMP, IPv4/6
Pracuje s IP
Dochází k směrování
Přenos dat mezi koncovými uzly sítě (směrování, adresování, řízení toku dat)
Transportní vrstva
Přenáší se: segmenty (TCP), datagramy (UDP)
Obstarává: jádro operačního systému
spolehlivost protokolu, bezpečnost protokolu, adresace porty (spojeny s protokolem)
Protokoly: TCP(spojovaný protokol, spolehlivý) a UDP, SCTP
Přizpůsobení různorodých síťových služeb potřebám aplikace (řešení chyb)
Relační vrstva
vyšší abstrakce přenosu dat, řeší když spojení když vypadne, logika nad spojením
Protokoly: L2TP, SAP
Řešení problému chyb nad přenosovými protokoly (výpadek spojení)
Prezentační vrstva
transformace přenesených dat z kodování do struktur, komprese dat, šifrování
Protokoly: SSL, MIME, TSL
Převod aplikačních dat na data vhodná pro přenos (heterogenita, komprese, šifrování)
Aplikační vrstva
komunikace s uživatelem, přenos souborů, termínál
Protokoly: Http, DNS, FTP, telnet, ssh
obecné a speciální služby pro aplikace, např. přenos souborů, terminál,
TCP/IP
Vrstva síťového rozhraní - L1 + L2 • Ethernet, PPP, SLIP Síťová vrstva - L3 • IP (IPv4, IPv6), ICMP, … Transportní vrstva - L4 • TCP, UDP, ... Aplikační vrstva - L5 + L6 + L7 • Telnet, FTP, HTTP, DNS, ...
Dělení sítí dle rozhlehlosti
BAN - 2 až 5m, 100 zařízení, 1 mW, chytré hodinky
PAN -
WPAN-HR (2,5GHz, 1Mb/s, 10m) - Bluetooth
WPAN-LR (2,5GHz, 100kb/s, 100m) - ZigBee
LAN - 100Mb/s až 1Gb/s, stovky metrů až km, dvojlinka, optická vedení, bezdrátové přenosy
MAN - (desítky až stovky km), kabelová televize, optické sítě
WAN - stovky až tisíce km
Dělení sítí dle topologie
Úplná polygonální síť - zařízení propojené každý s každým
Neúplná polynomiální síť - Není propojení každý s každým
Stromová síť
Hvězdicová síť
Lineární síť
Kruhová síť
Sběrnicová topologie
Dělení sítí dle způsobu komunikace
Přepínání kanálů
- Časový multiplex (synchronní, asynchronní) - TDMA
- Frekvenční multiplex – FDMA
- Vlnový multiplex – různé „barvy“
Přepínání zpráv
Přepínání paketů
Adresy v síti
IPv4, např. 192.168.0.1/24 • Veřejné, privátní, lokální, 32b IPv6, např. 2A01:0430:003E::2/64 • Globální, linková, lokální, 128b MAC, např. f0:de:f1:42:40:da • Světově unikátní, 48b • První tři bajty tzv. OUI
Třídy IP adres
A/8 - začíná 0 - 0.0.0.0 až 127.255.255.255
B/16 - začíná 10 - 128.0.0.0 až do 191.255.255.255
C/24 - začíná 110 - 192.0.0.0. až 223.255.255.255
D - začíná 1110 - multicast
E - začíná 11111 - rezerva
CIDR
- Classless Inter Domain Routing
- Volná délka masky (/28, /20)
- Nejmenší smysluplná maska (/30)
- Adresa sítě (sudá, nejnižší)
- Všesměrová adresa (lichá, nevyšší)
- Adresy uzlů
- Bit +1 půlí síť
- Bit -1 sdružuje dvě sítě
Privátní adresní rozsahy
IPv4 (tools.ietf.org/html/rfc1918) • 127.0.0.0/8 – localhost • 192.168.0.0/16 • 172.16.0.0/12 • 10.0.0.0/8 • 169.254.0.0/16 – link-local
IPv6 (tools.ietf.org/html/rfc4291)
• ::1 – localhost
• FE80::/64 – link-local
Udržování spojení Server - Client
- S udržovaným spojením TCP (např. SSH, FTP, …)
* Bez udržovaného spojení UDP (např. DNS, multimediální přenosy, …)
Příklad stavových a bezestavových serverů
Stavové servery
• SSH, APACHE
• Bezestavové - Internet Daemon
• FTP, NTP
Porty
Definují aplikaci v rámci konkrétního stroje
• Celé číslo v rozmezí 0 – 65535
• Tři skupiny:
• Dobře známé / privilegované (jen root)
• 0 - 1023 – běžné služby, SSH/22 (TCP), FTP/21 (TCP), HTTP/80 (TCP)
• Registrované
• 1024 - 49151 – Registrované u ICANN, MySQL/3306 (TCP)
• Dynamické a soukromé
• 49152 - 65535 – Dynamicky přiřazované nebo nejsou určena jejich
použití
BSD Sockety
BSD sockety • Dostupné na většině OS: Linux, BSD, Windows (WinSock) • Komunikační mechanismus jako soubor Atributy socketu • Domain – protokolový zásobník - AF_UNIX, AF_INET, AF_ISO, .... • Type – typ služeb - SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM • Protocol – konkrétní protokol - Většinou se nevybírá, default 0
AF_UNIX X AF_INET
AF_UNIX
• Pojmenované sockety, pouze v rámci jednoho stroje, např.
/tmp/mysql.sock
AF_INET
• TCP
• type = SOCK_STREAM, protocol = IPPROTO_TCP
• socket(), bind(), listen(), accept(), connect(), send(), recv(), close()
• UDP
• type = SOCK_DGRAM , protocol = IPPROTO_UDP
• socket(), bind(), recvfrom(), sendto(), close()
Dělení sítě dle propojení
Dvoubodové (jeden vysílač, jeden přijímač)
Mnohabodové (více vysílačů, více přijímačů)
- Pasivní připojení (sběrnice)
- Aktivní připojení (kruhové sítě)
Rozdíl služba x protokol
Služba: Komunikace mezi dvěma sousedními vrstvami stejného systému. Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě vyšší.
Protokol: Definovaná komunikace mezi dvěma stejnými vrstvami dvou systémů
Kapacita kanálu, definice B, C, V, S/N
Převod S/N [B] na S/N [dB]
• B – bandwidth, šířka pásma [Hz]
- Telefon 300-3400Hz = 3100Hz
• C – kapacita kanálu [b/s]
• V – počet úrovní signálu
• 𝑆/𝑁 – SNR, signal-to-noise ratio, poměr signálu a šumu
• 𝑆/𝑁𝑑𝐵 = 10 * 𝑙𝑜𝑔 o základu 10 * (S/N) [dB]
Shannonův teorém
C = B * log o základu 2 (1 + S/N)
Nyquistův teorém
C = 2 * B * log o základu 2 (V)
Maximální přenosová rychlost vzoreček
Vp = Vm * log o základu 2 (V)
Přenos druhy
Přenos v základním pásmu
• 10BASE-T
• Přenáší se pulzy (digitální technika)
• Kratší vzdálenosti (menší vliv rušení, zkreslení)
Přenos v přeloženém pásmu
• Hlas, analogový modem
• Signál je modulovaný (analogový přenos)
• Delší vzdálenosti
Druhy modulace
- Frekvenční
- Fázová
- Amplitudová
Bit vs. Baud
Bit – jednotka informace (1 nebo 0)
Baud – jednotka modulace (počet stavů/s)
• Modulační rychlost (neboli rychlost, s jakou dochází k přechodům analogového
signálu mezi stavy, reprezentujícími jednotlivé diskrétní hodnoty), může být
maximálně rovna dvojnásobku šířky přenosového pásma.
Typy přenosů dle směru
Simplex
• Přenos od vysílače k přijímači, jednosměrný
• Např. TV vysílání
Half-duplex
• Přenos oběma směry, ale naráz probíhá nejvýše v jednom směru
• Např. vysílačky
Full-duplex
• Obousměrný přenos, naráz může probíhat v obou směrech
Typy přenosů dle synchronizace
Asynchronní
• Mezi příjemcem a vysílajícím neexistuje žádná synchronizace, speciální
značky, přenos jednoho bitu může trvat, libovolně dlouhou dobu.
Arytmický
• mezi příjemcem a vysílajícím existuje synchronizace, na začátku a na konci
přenosu bloku bitů, START/STOP bity, délka, přenosu znaku je pevná, délka
přenosu bloku proměnlivá.
Synchronní
• mezi vysílajícím a přijímajícím existuje synchronizace, po celou dobu, hodiny
jsou přenášeny odděleně nebo zakódovány do přenášených dat; NRZ,
diferenciální Manchester, …
Rámce
Datová jednotka linkové vrstvy
• 3 části - hlavička, data, patička
Transparentnost přenosu
• Vkládání bitů - např. po 5 jedničkách se vkládá nula
• Vkládání speciálních znaků - např. escape sekvence
Hranice rámce
• STX - Start of TeXt
• ETX - End of TeXt
DLE - Data Link Escape
Transparentnost přenosu
Bitová
• Start/stop bit (hooodně režie)
Bytová (znaková)
• Start/stop bity
• 8N1, 8E2
Rámcová/délkově
• Start/Stop znaky (STX,ETX)
RZ
Return To Zero
• Kladné a záporné pulsy a vrací se k nule
RZI
Return To Zero Inverted
• 0 – kratší signál než hodiny, 1 delší
NRZ
Non Return To Zero
• Pouze dvě úrovně nedochází k návratu k nule
NRZI
Non Return To Zero Inverted
• 1 – změna, 0 – pokud změna nenastala
• Změna na vzestupné hraně hodinového signálu
Manchester
• 0/1 podle směru uprostřed pulzu
• Hrana je vždy uprostřed, může dobře sloužit k
synchronizaci
Diferenciální Manchester
- Hodiny jsou přímo součást dat
- Signály se určují na základě přechodu
- Lepší pro zašuměný kanál
- Důležitý je přechod, ne směr, nevadí změna polarity
Druhy multiplexu
Frekvenční – FDMA (analog)
• Více vysílání na různých frekvencích
Časový – TDMA (ISDN, GSM)
• Časové sloty/rámce
Vlnový – WDMA (DWDM, optické sítě)
• Defacto frekvenční, do optického vlákna se dává více
zdrojů světla o různých vlnových délkách
• Tvoří samostatné kanály
Kódový - CDMA
• Zakódovaná data pro všechny a každý si vezme jen co je jeho
Sítě s přepínáním
Kanálů (telefon, ATM, FrameRelay)
• Fyzický nebo virtuální kanál kterým tečou veškerá data
• Daným kanálem tečou veškerá data
• Tvoří se před navázáním spojení
Packetů (TCP/IP) • Žádná pevná cesta • O každém packetu se rozhoduje zvlášť na • Linkové vrstvě – přepínání rámců • Síťové vrstvě – přepínání packetů
Zpráv (analogie email)
• Speciální případ předchozího
• Přepnutí mezi dvěma body naráz
• Store-and-forward
