Modul 2:

1. Modul 2: Networking Fundamentals

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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).

6. 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. Functions of network devices

7. Network topology • bus (zbernica); • kruh; • hviezda; • rozšírenáhviezda – jednotlivé hviezdy sú spájané hub-mi alebo switch-mi; • hierarchickátopológia – nespája priamo switch-e a hub-y, ale cez počítač, ktorý kontroluje prenos v topológii; • mesh – zabezpečuje lepšiu ochranu pri prerušení služby.

8. 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;

9. 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;

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

11. LAN • je tvorená: • počítačmi, NICs, periférnymi zariadeniami, sieťovými káblami, sieťovými zariadeniami; • riadia údaje, lokálnu komunikáciu a výpočtové zariadenia; • technológie: • Ethernet, Token Ring, FDDI.

12. 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; • poskytnúťkomunikáciu prostredníctvom e-mailu, Internetu, prenos súborov a služby elektronického obchodovania; • allow access over serial interfaces op at lower speeds.

13. WAN technologies • modems; • Integrated Services Digital Network (ISDN); • Digital subscriber line (DSL); • Frame Relay; • T1, E1, T3, and E3; • Synchronous Optical Network (SONET).

14. 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).

15. 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).

16. 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.

17. 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

18. 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.

19. Networking models

20. 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.

21. OSI model

22. 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.

23. OSI(Open System Interconnection) • Physical – binary transmission (wires, connectors, voltages, data rates); • DataLink – 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);

24. 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);

25. Protokols of OSI model • 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.

26. 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.).

27. 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;

28. 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).

29. 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.

30. 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. OSI TCP/IP Aplikačná Aplikačná Prezentačná Relačná Transportná Transportná Sieťová Internetová Spojová Network access Fyzická OSI vs. TCP/IP - similarities

31. 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.

32. 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.

33. Details of encapsulation • prenášané znaky sa prekonvertujú na údaje; • údaje sa zbalia do segmentov – zabezpečujú spoľahlivú komunikáciu poštových hostov; • segmenty sa zbalia do packetov (datagramov), ktoré majú v hlavičke zdrojovú a cieľovú logickú adresu (pre prenos packetov po vybranej ceste); • packety sa vložia do rámcov (frames), ktoré umožňujú spojenie k ďalšiemu priamo napojenému sieťovému zariadeniu; • rámce sa prekonvertujú do postupnosti 0 a 1 (bity), aby sa mohli preniesť médiom; časovanie sprístupňuje zariadenia pre rozpoznanie bitov.

34. Aplikačná Prezentačná Relačná Transportná Sieťová Spojová Fyzická Picture of encapsulation Data D D D | D | D NetworkHeader D FrameH | NH | D | FTrailer 1100010101010001101

35. Employed (Applied) Literature • kurikulum CCNA – Modul 2;