20.LAN modely

20.     LAN - modely

• Klasifikujte siete
• Vymenujte a charakterizujte všetkých 7 vrstiev OSI modelu
• Porovnajte OSI model s   modelom TCP/IP
• Vymenujte protokoly jednotlivých vrstiev modelu TCP/IP
• Charakterizujte zariadenia jednotlivých vrstiev OSI modelu

Vypracovanie:

1. Klasifikujte siete

Počítačová sieť je súhrnné označenie počítačov, pomocou ktorých je realizované prepojenie a výmena dát medzi počítačmi. Umožňuje používateľom komunikáciu podľa zadaných pravidiel. Najčastejším dôvodom pripojenia k sieti je zdieľanie informácií a technických zariadení.

Počítačové siete si môžeme rozdeliť podľa viacerých kritérií.

A)      Podľa veľkosti:

1. Personal area network (PAN) - veľmi malá osobná sieť. Spolupracujúce zariadenia obvykle slúžia len jednej osobe (typicky prepojenie mobilu a počítača, PDA, notebooku ...) spája zariadenia rádovo v dosahu metrov. Na prepojenie sa obvykle používajú bezdrôtové technológie (WiFi, IrDA, BlueTooth).
2. Local area network (LAN) – lokálna počítačová sieť. Spájajú uzly (počítače) v rámci malého územia, resp. v rámci jednej budovy rádovo do vzdialenosti sto metrov. Slúžia hlavne pre zdieľanie dát a zdrojov (zariadení) v rámci jednej firmy, budovy, lokality ... LAN sú obvykle v súkromnej správe, je tvorená jedným káblovým systémom (alebo iným prenosovým prostriedkom - rádiové vlny a pod.). Prenosové rýchlosti dosahujú rádovo desiatky až stovky Mbit/s.

Najčastejšou normovanou technológiou používanou v LAN sú:

3. Metropolitan area network (MAN) – metropolitná sieť. Sieť tohoto typu prepája lokálne siete v mestskej zástavbe - obvykle je obmedzená na jedno mesto. Spája do vzdialenosti rádovo desiatky km. Metropolitné siete umožňujú rozšírenie pôsobnosti LAN ich predĺžením, zvýšením počtu uzlov, zvýšením prenosovej rýchlosti. Rýchlosť v MAN býva vysoká, ale charakterom sa radí k sietiam LAN. Siete môžu byť súkromné , ale i verejné a prenajímané.
4. Wide area network (WAN) – rozsiahla sieť. Spája rôzne LAN a MAN siete v pôsobnosti krajín, kontinentov ale i sveta. Rozľahlé siete umožňujú komunikáciu na veľké vzdialenosti. obvykle bývajú verejné, ale existujú aj súkromné WAN siete. Prenosové rýchlosti sa veľmi líšia podľa typu siete. Začínajú na desiatkach kbit, ale dosahujú aj rádovo Gbit/s. Klasickým príkladom takejto siete je internet.

B)      Podľa architektúry (funkčného vzhľadu)

• Client-server

Server poskytuje služby staniciam – klientom (workstation, pracovná stanica). Serverov môže byť viacero typov - podľa typu poskytovaných služieb - súborový server, tlačový server, poštový server, www server, ftp server ... nemusí platiť vzťah, že jeden server je jeden počítač. Na jednom fyzickom počítači môže existovať viacero serverov.

• Peer-to-peer

Termín pochádza z angličtiny a znamená „rovný k rovnému“, označuje sa tiež ako p2p sieť. Každá stanica v sieti môže vyčleniť nejaký svoj prostriedok (diskový priestor, tlačiareň, mechaniku ...) na zdieľanie. Iná stanica môže tieto prostriedky využívať. Tento typ siete obvykle nemá centrálnu správu, každý uzol sa spravuje sám. Zdieľanie prostriedkov je možné aj cez internet.

C)      Podľa topológie

Kľúčovú úlohu v sietiach akéhokoľvek typu zohrávajú aktívne prvky. Ich úlohou je prepájať jednotlivé časti sietí, menia typy rozhraní, spôsoby komunikácie, zaisťujú bezpečnosť a riadia sieť. Sieť môže byť prepojená priamo z počítača do počítača, alebo s využitím týchto aktívnych prvkov.

Všetky návrhy siete vychádzajú z troch základných topológií:

• Zbernicová topológia siete - ak sú zapojené za sebou pozdĺž jediného kábla (segmentu)
• Hviezdicová topológia siete - ak sú počítače zapojené k segmentom, ktoré vychádzajú z jediného bodu (rozbočovača)
• Kruhová topológia siete - ak sú počítače zapojené ku káblu, ktorý tvorí kruh

D)      Základné časti siete

Sieť pozostáva z týchto základných častí:

1. Hardware - zahrňuje všetky technické prostriedky siete. Patria sem aj prostriedky, ktorými je realizované vlastné prepojenie siete.
2. Samotné počítače (servery a pracovné stanice ...)
3. Smerovače (router)
4. Prepínače (switch)
5. Koncentrátory a rozbočovače (hub)
6. Sieťové mosty (bridge)
7. Meniče rozhraní (mediakonvertory)
8. Bezpečnostné zábrany (firewall)
9. Opakovače (repeater)
10. Modulátory/demodulátory (modem)
11. Vysielače/prijímače (transceiver)
12. Káble (metalické, optické ....)
13. Software - programové vybavenie, ktoré v spolupráci s hardware-om siete zabezpečuje funkcie siete. U niektorých operačných systémov sú tieto funkcie už jeho súčasťou. Väčšinou je realizované pomocou rezidentných programov.
14. Sieťový operačný systém (Linux,Windows,Novell Netware, …)
15. Aplikácie schopné využívat prostriedky systému, určené k sieťovej komunikácii

E)      Význam počítačových sietí

1. Zdieľanie údajov - vďaka tomu, že dátové súbory sú uložené na serveroch siete a pripojení používatelia majú k nim prístup, môže potrebné dátové súbory spracovávať viac používateľov siete súčasne.
2. Zdieľanie prostriedkov - umožňuje pracovným staniciam spoločne používať prostriedky siete, ktoré ponúkajú servery siete. Najčastejšie ide o zdieľanie diskov, keď lokálne disky pracovných staníc nemajú kapacitu a zdieľanie tlačiarní.
3. Zvýšenie spoľahlivosti systému - v súvislosti so zdieľaním prostriedkov je možné v prípade poruchy zdieľaného prostriedku nahradiť tento prostriedok iným (tlačiareň...) a systém môže pracovať ďalej.

2. Vymenujte a charakterizujte všetkých 7 vrstiev OSI modelu

Čo je to OSI model

OSI (Open System Interconnect), je sieťový model, predstavený organizáciou ISO v roku 1984 ako štandard, ktorý zjednocuje komunikačné rozhrania, komunikačné jazyky počítačov a sietí a ich prekladače tak, aby sa každé zariadenie pripojené do siete dorozumelo s ľubovoľným ďalším zariadením.  V súčasnosti je to primárny model sieťových komunikácii. OSI model sa delí na 7 vrstiev, z ktorých každá opisuje určitú sieťovú funkciu, nevyhnutnú na prenos informácii. Delenie na vrstvy zjednodušuje vývoj čiastkových vlastností a funkcií siete, ako aj zjednodušuje nachádzanie a odstraňovanie problémov.

Výhody delenia na vrstvy

 OSI model je delený na 7 vrstiev, z ktorých každá predstavuje určitú časť sieťovej komunikácie, Takéto rozdelenie na vrstvy predstavuje rôzne výhody, napríklad:

- delí prenos informácii do menších, jednoduchších častí

- poskytuje možnosť vyvíjať jednu vrstvu bez ovplyvnenia inej vrstvy

- poskytuje kompatibilitu s rôznymi sieťovými štandardmi a zariadeniami

- delenie na vrstvy je jednoduchšie na vysvetľovanie toku dát v OSI modeli.

7. Application (Aplikačná) - táto vrstva je najbližšie k používateľovi, poskytuje sieťové služby užívateľským aplikáciám. Od ostatných vrstiev sa líši tým, že neposkytuje službu žiadnej inej OSI vrstve. Na tejto vrstve pracuje napríklad Browser (Internet Explorer, Netscape Navigator), ktorý používame pri komunikácii cez internet.

6. Presentation (Prezentačná) - táto vrstva zaisťuje, že údaje odoslané 7.vrstvou posielajúceho počítača sú čitateľné 7.vrstvou prijímacieho počítača. Používa rôzne formátovania, aby zaručila čo najväčšiu kompatibilitu s ostatnými systémami.

5. Session (Relačná) - táto vrstva nadväzuje, riadi a ukončuje reláciu medzi dvoma počítačmi, poskytuje svoje služby 6.vrstve OSI modelu. Spravuje prenos dát medzi dvoma systémami a synchronizuje ich komunikáciu

4. Transport (Transportná) - zatiaľ čo vrstvy 7, 6 a 5 sa zaoberajú aplikačnými protokolmi, vrstvy 4, 3, 2 a 1 sa zaoberajú prenosom dát v sieti. Transportná vrstva vytvára, spravuje a zatvára virtuálne obvody. Poskytuje spoľahlivý prenos dát, dokáže detektovať chyby v sieti, znovu posielať dáta a dokáže kontrolovať premávku.

3. Network (Sieťová) - táto vrstva zabezpečuje spojenie a výber najlepšej cesty spojenia dvoch počítačov v sieti LAN, ale aj WAN, alebo MAN. Je to doména routerov, zaoberá sa logickou sieťovou topológiou.

2. Data Link (Linková- spojová) - poskytuje spoľahlivé zasielanie dát po médiu. Zaoberá sa fyzickým adresovaním, fyzickou sieťovou topológiou, prístupom k sieti a reguláciou zasielania dát.

1. Physical (Fyzická) - táto vrstva definuje elektrické, mechanické a funkčné špecifikácie pre aktiváciu, priebeh a ukončenie fyzického spojenia medzi dvoma systémami. Konkrétne sú tu definované špecifikácie zaoberajúce sa úrovňami napätia, časovaním, maximálnou vzdialenosťou komunikujúcich zariadení, fyzickými spojeniami a ďalšími podrobnými technickými pojmami.

3. Porovnajte OSI model s   modelom TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) - je model používaný v internetovej komunikácii. Tento model umožňuje dvom počítačom umiestneným kdekoľvek, kedykoľvek komunikovať pri zachovaní čo možno najvyššej rýchlosti.

 Bol vytvorený Ministerstvom Obrany Spojených Štátov Amerických a mal slúžiť armáde ako sieť, ktorá by bola schopná komunikácie za každých podmienok, aj za jadrovej katastrofy.

 Podobne ako OSI model, aj TCP/IP model sa delí na vrstvy, sú však len 4 :

4. Application (Aplikačná) - táto vrstva je kombináciou vrstiev 7, 6 a 5 z OSI modelu, plní všetky ich funkcie. Všetky operácie týkajúce sa užívateľských aplikácií sa odohrávajú v tejto vrstve.

3. Transport (Transportná) - plní také funkcie ako Transport vrstva (4) OSI modelu. Obsahuje TCP (Transmission Control Protocol), je to protokol ktorý poskytuje tvorbu vynikajúcich spoľahlivých, rýchlych, a čo najmenej chybových sieťových komunikácii.

2. Internet (Internetová) - úlohou tejto vrstvy je odoslať požadované data zo siete na vnútornú sieť (internetwork) a zabezpečiť ich doručenie cieľovému počítaču, nezávisle na ceste a sieťach, ktoré bolo potrebné pri tejto úlohe prejsť. Obsahuje IP (Internet Protocol), protokol, ktorý je základom internetu. Na tejto vrstve prebieha zisťovanie najlepšej cesty a tzv. "packet switching"

1. Network Access (Prístupová) - (aj host-to-network vrstva) táto vrstva obsahuje všetky potrebné procedúry, ktorými musia dáta prejsť, ak majú cestovať po sieti. Obsahuje detaily sietí LAN a WAN a je kombináciou OSI vrstiev 1 a 2. Porovnanie OSI a TCP/IP modelu s prislúchajúcimi si vrstvami uvádzame v tabuľke.

               

4. Vymenujte protokoly jednotlivých vrstiev modelu TCP/IP

Aplikačná vrstva

·         HTTP   Hypertext Transfer Protocol. Špecifikuje klient/server spoluprácu procesov medzi web browsermi a web servermi.

·         FTP File Transfer Protocol. Vykonáva prenosy súborov a umožňuje základnú správu súborov na vzdialených počítačoch.

·         SMTP   Simple Mail Transport Protocol. Doručuje elektronickú poštu medzi poštovými servermi a z klientov na servery.

·         DNS       Domain Naming System. Prevádza názvy internetových hostov na IP adresy pre potreby sieťovej komunikácie.

·         RIP        Routing Information Protocol. Umožňuje routrom prijímať informácie o ďalších routroch na sieti.

·         SNMP   Simple Network Management Protocol. Umožňuje získavať informácie o sieťových zariadeniach ako napríklad huby, switche, routre a bridge. Každá získaná informácia o zariadení je definovaná v Management Information Base (MIB).

Transportná vrstva

·         UDP       User Datagram Protocol. Poskytuje bezstavovú komunikáciu a negarantuje, že pakety budú doručené. Správne doručenie je záležitosťou aplikácie. Aplikácie obvykle používajú UDP pre rýchlejšiu komunikáciu s menšou réžiou než TCP. SNMP používa UDP pre odosielanie a príjem správ po sieti. Aplikácie typicky prenášajú pri UDP jednorazovo menšie množstvá dát.

·         TCP       Transmission Control Protocol. Poskytuje stavovú spoľahlivú komunikáciu pre aplikácie, ktoré typicky jednorazovo vyžadujú veľké množstvá dát, alebo vyžadujú potvrdenie o príjme dát.

Internetová vrstva

·         ARP       Address Resolution Protocol. Získava hardvérové adresy hostiteľov umiestnených na tej istej fyzickej sieti.

·         IGMP    Internet Group Management Protocol. Spravuje členstvo hostiteľa v IP multicastových skupinách.

·         ICMP    Internet Control Message Protocol. Rozosiela správy a oznamuje chyby vzhľadom k doručeniu paketu.

5. Charakterizujte zariadenia jednotlivých vrstiev OSI modelu

u  Opakovač – repeater je to najjednoduchšie aktívne sieťové zariadenie. Opakovač na svojom vstupe signál prijme, zosilní ho a pošle ho ďalej do siete. Môže ho zosilniť, ale rovnako môže signál aj „prečasovať“ – upraviť jeho časovú charakteristiku a tým odstrániť fázové skreslenie. Využitie nájde opakovač všade tam, kde potrebujeme signál zosilniť, čím sa dajú dosiahnuť väčšie vzdialenosti pri prenose. Opakovače majú len dva porty. Jeden na vstup signálu, druhý na výstup upraveného signálu. Pracuje na fyzickej vrstve.

u  Hub je viacportový opakovač. Od klasického opakovača sa líšia len počtom portov, do ktorých možno pripojiť zariadenia, napr. počítače. Bežné huby majú od štyroch do dvadsaťštyri portov. V súčasnosti sa však nepoužívajú pre svoju nízku bezpečnosť.

u  Prepínač – switch je najbežnejšie aktívne zariadenie v sieťach typu LAN. Vytvára virtuálne spojenia medzi portami prepínača s obojsmernou prevádzkou.Pakety odosiela na presne definovaný port, čím sa podstatne zvyšuje bezpečnosť. Odchytávanie paketov na prepínači je podstatne náročnejšie ako na hube, pretože hub prijatý paket odošle na všetky porty okrem toho, z ktorého ho dostal. Prepínače pracujú na druhej vrstve modelu OSI – dátovej, a teda rozhodnutie, na ktorý port má byť paket prepnutý, sa realizuje podľa MAC adresy príjemcu dát. Vzhľadom na to, že prepínače dokážu pracovať len s adresami MAC, môžu sa použiť len na komunikáciu počítačov, ktoré sú v tej istej LAN sieti.

u  Smerovač – router je „najinteligentnejšie“ aktívne zariadenie. Pracuje na tretej vrstve modelu OSI – sieťovej. To, na aké rozhranie sa paket odošle, už nezávisí od adresy MAC, ale od adresy IP. Preto sa smerovače používajú na prepájanie rozličných sietí na základe smerovacej tabuľky.