Modul 2:

Networking Fundamentals

Data networks

potreba zdieľania údajov; riešiť:

vyhnúť sa duplicitným zariadeniam a zdrojom; efektívna komunikácia; nastavenie a správa siete;

siete: LAN – sieťový HW a SW; MAN – spájanie organizácií a firiem; WAN – prepojenie používateľských sietí na

veľkom geografickom území, čím sa umožní komunikácia na veľkú vzdialenosť.

Networking devices

end-user devices (eud) - počítač, tlačiareň, scanner; ...

network devices - prepájajú užívateľské zariadenia a umožňujú komunikáciu medzi nimi;

hosts: eud poskytujúce spojenie so sieťou; umožňujú zdieľať, vytvárať a získavať

informácie; nemusia byť zapojené v sieti, ale ich použitie

je obmedzené.

NIC – network adapter

umožňuje fyzické prepojenie hostov so siťovými médiami;

PCB zapojená do rozšírujúceho slotu zbernice na MB;

je to periférne zariadenie; laptop + notebook – PCMCIA; je identifikovaná jedinečnou MAC

adresou (Media Access Control), ktorá riadi komunikáciu údajov hostov v sieti;

riadi prístup hostov do siete.

Using of network devices

Kde? extend cable connections; concertrate connections; convert data formats; manage data transfers.

Čo? repeater (opakovač); hub (rozbočovač); bridge (most); switch (prepínač); router (smerovač).

Functions of network devices

repeater: obnovuje analógový

alebo digitálny signál; hub:

združuje spojenia; vytvorí skupinu hostov, ktorú sieť vidí ako 1 jednotku;

bridge: premieňajú dátové

formáty a manage-ujú základný prenos údajov;

spájajú LANky; overujú, či dáta môžu

prejsť cez mosty.

switch: rozhodujú o tom, či

dáta ostanú v LAN alebo sa prenesú len tam, kde je to potrebné;

router: regenerujú signál,

spájajú viacnásobné spojenia, premieňajú prenosové formáty údajov a riadia prenos údajov.

Network topology

bus (zbernica); kruh; hviezda; rozšírená hviezda – jednotlivé hviezdy

sú spájané hub-mi alebo switch-mi; hierarchická topológia – nespája priamo

switch-e a hub-y, ale cez počítač, ktorý kontroluje prenos v topológii;

mesh – zabezpečuje lepšiu ochranu pri prerušení služby.

The logical topology

určuje komunikáciu hostov cez médium: broadcast – host posiela údaje všetkým

hostom v sieti, je to princíp – prvému príde, prvému slúži - Ethernet;

token passing – token sa posiela postupne po sieti. Ak ho host prijme, môže posielať údaje po sieti. Ak nemá nič na poslanie, token podá nasledujúcemu hostu atď. – Token Ring a Fiber Distributed Data Interface (FDDI);

napr. arcnet – token passing so zbernicovou topológiou;

Network protocols

zabezpečujú sieťovú komunikáciu medzi hostami;

je formálny popis pravidiel a konvencií, ktoré riadia ako budú zariadenia komunikovať po sieti.

určujú: formát, časovanie, poradie a riadenie

opravy chýb v komunikácií dát;

Protocols control... how

je vybudovaná fyzická sieť; sú zapojené počítače do siete; sa formatujú dáta na prenos; sa tie dáta posielajú; jednať s chybami.

LAN

je tvorená: počítačmi, NICs, periférnymi

zariadeniami, sieťovými káblami, sieťovými zariadeniami;

riadia údaje, lokálnu komunikáciu a výpočtové zariadenia;

technológie: Ethernet, Token Ring, FDDI.

WAN

spájajú LAN; umožňujú zieľanie periférnych zariaden na

diaľku; telecommuters – pracovníci na diaľku; dôvody vzniku:

spolupráca na veľké vzdialenosti, aj s geograficky oddelenými časťami;

umožniť komunikáciu v reálnom čase s ostatnými používateľmi; poskytovať 24-hodinové ale čiastočné prepojenie vzdialených

zariadení s lokálnymi službami; poskytnúť komunikáciu prostredníctvom e-mailu, Internetu,

prenos súborov a služby elektronického obchodovania; allow access over serial interfaces op at lower speeds.

WAN technologies

modems; Integrated Services Digital

Network (ISDN); Digital subscriber line (DSL); Frame Relay; T1, E1, T3, and E3; Synchronous Optical Network

(SONET).

MAN + SAN (storage)

využíva bezdrôtové technológie na posielanie signálov cez verejné časti;

je tvorená min. dvoma LAN; používajú privátne komunikačné linky alebo

optické služby;SAN vysokorýchlostné siete (S-P, S – S, P - P); využíva prenos údajov medzi servermi a

pamäťovými zdrojmi; vlastnosti: performance (výkonnosť), availability

(dostupnosť), scalability(spoľahlivosť).

VPN (Virtual Private Network)

ponúka chránené a spoľahlivé spojenie v zdieľanej verejnej sieti ako napr. Internet.

vytvára spojenie point-to-point spojenie medzi užívateľmi a podnikom (komunikácia medzi 2 počítačmi);

typy: Intranet, Extranet, Access; využívajú: dial-up, ISDN, DSL, mobile IP,

káblové technológie k chránenému prístupu pre telecommuters, branch office (pobočky, t.j. small office/home office - SOHO) a mobile users (pracovníci v teréne).

Bandwidth

množstvo informácií, ktoré sa prenesú sieťou za jednotku času;

vlastnosti: konečná – existuje max. kapacita prenosu;

je to limitované pravidlami vo fyzike a používanými technológiami;

nie je zadarmo – určené ISP; je dôležité poznať možnosti prenosu už

pri budovaní siete; základnou jednotkou bandwidth je bit

per second – bps.

Throughput (TP)

ovplyvňujúce faktory: internetworking devices (zariadenia pre prácu v sieti); type of data being transferred (typ prenášaných

údajov); network topology (sieťová topológia); number of users on the network (počet užívateľov v

sieti); user computer (počítač užívateľa); server computer (počítač - server); power conditions (kapacitné podmienky);

skutočnosť:TP≤ Digital BW of a Medium

výpočet:T = size of file / BW

T = size of file / actual TP

Digital versus analog

analógový - rádiový, televízny a telefónny prenos – vzdušný alebo pomocou káblov elektromagnetickými vlnami (svetelné a zvukové); BW – koľko elm. spektra potrebuje každý

signál, pri analógovom prenose tento pojem nepoužívame;

Hz – hertz – počet cyklov za sekundu; digitálny – info sa prenášajú vo forme

bitov; BW – zaužívaný pre digitálny prenos.

Networking models

Layer – data communication

prenos údajov je stále od zdroja ku cieľu;

popis komunikácie medzi 2 počítačmi je popísaný v OSI a TCP/IP modeli, ktoré majú rozličný počet vrstiev a funkcie;

zabezpečujú ho protokoly, ktoré sú špecifické pre danú vrstvu a určujú formát údajov a spôsob prenosu;

protokoly pripravujú údaje do lineárnej podoby.

OSI model

Benefits of the OSI Model

rozložiť sieťovú komunikáciu na menšie okruhy; štandardizovať sieťové komponenty a rozhrania

pre rozvoj obchodu a podporu ich viacnásobného využitia (napr. pre využívanie rôznych typov sieťového HW a SW);

zaistiť prevádzkyschopné technológie ; uľahčiť pokrok a rozvoj; zabrániť vzájomnému ovplyvneniu vrstiev; ak sa

vykoná zmena v jednej vrstve, nech to neovplyvní chod inej vrstvy;

výhodnejší pre určenie detailov, ak dôjde k nejakej chybe;

pomáha pri opise protokolov modelu TCP/IP; zjednodušenie vyučovania a učenia sa.

OSI(Open System Interconnection)

Physical – binary transmission (wires, connectors, voltages, data rates);

Data Link – direct link control, access to media (provides reliable transfer of data across media; connectivity and path selection between host systems);

Network – network address and best path determination (provides reliable transfer of data across media; connectivity and path selection between host systems; logical addressing; best effort delivery; moving data through the internetwork);

Transport – end-to-end connections (concerned with transportation issues between hosts, data transport reliability; establish, maintain, terminate virtual circuits; fault detection and recovery info flow control);

OSI pokračovanie

Session – interhost communication (establishes, manages, and terminates sessions between applications);

Presentation – data representation (ensure data is readable by receiving system; format of data; data structures; negotiates data transfer syntax for application layer);

Application – network processes to applications (provides network services to application processes, such as electronic mail, file transfer, and terminal emulation);

fyzická a spojová - Ethernet; sieťová - IP; transportná - TCP; aplikačná – FTP, TFTP, HTTP,

SMTP, DNS, TELNET (Remote login protocol), SNMP (Simple Network Management Protocol).

Väčšina protokolov je opísaných v TCP/IP modeli.

Protokols of OSI model

Peer to peer communication

každá vrstva OSI modelu daného počítača komunikuje s vrstvou tej istej úrovne na druhom počítači;

takýto typ komunikácie sa nazýva peer to peer (rovný s rovným);

počas tohto procesu protokoly každej vrstvy menia informácie (PDU - Protocol Data Unit);

každá vrstva pracuje s určitým typom PDU (napr. fyzická – bity,.. viď obr.).

TCP/IP model

aplikačná – rieši problémy týkajúce sa reprezentácie údajov, kódovania a dialog control;

transporná – zaoberá sa kvalitou služieb zaisťujúcich spoľahlivosť, riadenie toku a opravy chýb;

internetová – rozdeliť TCP segmenty do packetov a poslať ich zo siete; zabezpečuje hľadanie najlepšej cesty a prepínania packetov;

network access – zaoberá sa fyzickými a logickými komponentami, ktoré sú potrebné pre fyzické zapojenie;

Protokols of TCP/IP model

aplikačná: FTP (File Transfer Protocol), HTTP (HyperText Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name System), TFTP (Trivial File Transfer Protocol);

transportná : TCP (Transport Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol);

internetová: IP (Internet Protocol).

Protocols TCP and IP

TCP: spojovo-orientovaný protokol – packety

putujú tam a späť medzi dvoma hostami, aby potvrdili, že existuje spojenie v daný čas;

udržuje dialóg medzi zdrojom a cieľom počas združovania informácií aplikačnej vrstvy do segmentov;

IP určí cestu pre packety a TCP poskytne spoľahlivý prenos.

OSI vs. TCP/IP - similarities

pozostávajú z vrstiev; majú aplikačnú vrstvu, hoci

ponúkajú rozličné služby; majú porovnateľnú

transportnú a sieťovú vrstvu; tvorca siete musí poznať oba

modely; predpokladajú prepínanie

packetov, t.j. samotné packety môžu putovať rôznymi cestami, aby dosiahli rovnaký cieľ. V circuit-switched sieťach sa všetky packety prenášajú tou istou cestou.

Transportná

Prezentačná

Aplikačná

Relačná

Sieťová

Spojová

Fyzická

OSI

Transportná

Aplikačná

Internetová

Network access

TCP/IP

OSI vs. TCP/IP - differeces

TCP/IP spája prezentačnú a relačnú vrstvu do aplikačnej;

TCP/IP spája spojovú a fyzickú vrstvu v OSI do network access vrstvy;

TCP/IP sa javí ako jednoduchší, lebo má menší počet vrstiev;

protokoly v TCP/IP sú štandardné pri rozvoji Internetu, čím sa TCP/IP model javí ako vierohodnejší.

Encapsulation process

údaje sa počas prenosu medzi 2 počítačmi musia zbaliť;

keď sa údajové packety presúvajú smerom dole po vrstvách OSI modelu počas procesu zapúzdrenia sa, prijímajú záhlavia (headers), trailers a ďalšie informácie;

vzniká 5 premien údajov: tvorba údajov; zbalenie údajov pre prenos medzi koncovými

zariadeniami; pridanie sieťovej IP adresy do záhlavia; pridanie hlavičky a traileru spojovej vrstve; konvertovať do bitov pre prenos.

Details of encapsulation

1. prenášané znaky sa prekonvertujú na údaje;2. údaje sa zbalia do segmentov – zabezpečujú

spoľahlivú komunikáciu poštových hostov; 3. segmenty sa zbalia do packetov (datagramov),

ktoré majú v hlavičke zdrojovú a cieľovú logickú adresu (pre prenos packetov po vybranej ceste);

4. packety sa vložia do rámcov (frames), ktoré umožňujú spojenie k ďalšiemu priamo napojenému sieťovému zariadeniu;

5. rámce sa prekonvertujú do postupnosti 0 a 1 (bity), aby sa mohli preniesť médiom; časovanie sprístupňuje zariadenia pre rozpoznanie bitov.

Picture of encapsulation

Transportná

Prezentačná

Aplikačná

Relačná

Sieťová

Spojová

Fyzická

Data

D | D | D

NetworkHeader D

D

D

FrameH | NH | D | FTrailer

1100010101010001101

Employed (Applied) Literature

kurikulum CCNA – Modul 2;