Základy počítačových sítí

Základní pojmy

Počítačová síť - spojení dvou a více počítačů pro vzájemné sdílení svých prostředků (soubory, zařízení).

Klient - běžná pracovní stanice zapojená v počítačové síti, může pouze využívat služeb poskytovaných v rámci počítačové sítě.

Server - speciální pracovní stanice zapojená v počítačové síti určená pro správu a řízení této počítačové sítě, poskytuje ostatním klientům síťové služby.

Paket - blok dat posílaný v počítačové síti (soubor se může skládat z několika paketů).

Protokol - standard (směrnice) podle kterého se přenášejí data v počítačových sítích.

Typy počítačových sítí podle vzájemného vztahu zapojených prvků

KLIENT - KLIENT (PEER-TO-PEER)

všechny prvky zapojené v počítačové síti jsou si rovny a mají stejná přístupová práva (peer-to-peer. P2P).

KLIENT - SERVER

minimálně jeden prvek je nadřazen všem a vyhrazen jen pro práci v síti (označen jako server) a poskytuje služby běžným 'klientům'.

Typy počítačových sítí podle velikosti

PAN (Personal Area Network) - osobní síť

velikost řádově několik metrů
propojení mobilních telefonů (Bluetooth)
domácí bezdrátová WiFi síť

LAN (Local Area Network) - lokální síť

nejrozšířenější typ
velikost řádově desítky až stovky metrů, většinou v jedné nebo několika málo budovách
školní síť, firemní síť

MAN (Metropolitan Area Network) - metropolitní síť

spojení několika lokálních sítí se společným zájmen
velikost řádově několik kilometrů, velké množství budov
městská síť - školy, knihovny, divadla, muzea, galerie

WAN (Wide Area Network) - rozlehlá síť

slouží milionům obyvatel, veřejné
velikost řádově stovky až tisíce kilometrů
Internet, sítě bankomatů, telefonních operátorů
POZOR! WLAN - Wireless LAN (bezdrátová lokální síť) - nezaměňuj

Možnosti identifikace

IP adresa slouží jako primární identifikátor každého počítače, který je připojen v počítačové síti

Každé zařízení v síti je identifikováno pomocí tzv. IP adresy (IP = Internet Protocol)

IP adresa je jednoznačná identifikace konkrétního zařízení (typicky počítače) v prostředí internetu.
Veškerá data (ve formě paketů), která jsou z/na dané zařízení počítačovou sítí posílána, obsahují adresu odesilatele i příjemce právě jako IP adresy.

Adresa IP se skládá ze dvou částí:

net - ID (adresa sítě)
host - ID (adresa počítače)

V současné době je nejrozšířenější IPv4, která používá 32bitové IP adresy, které jsou zapisovány dekadicky po osmicích bitů, například 192.168.0.2.

TCP - nadřazený IP - zaručuje správné odeslání všech dat na místo určení (duplicity, nesprávně přenesená data...).

veřejné: jde o takové zařízení, které IP adresu dostane přidělenou, je v celé síti internet viditelné a zjistitelné. Je tedy možné se na PC s veřejnou IP adresou odkudkoliv na světě přihlásit a pracovat, jako by u něj uživatel seděl doma. Díky její viditelnosti a dohledatelnosti ztrácí člověk na Internetu anonymitu (velmi lehce dohledatelný například při sdílení a stahování nelegálního nebo autorsky chráněného materiálu).

Podle toho, jak jsou jednotlivé sítě rozlehlé (kolik mají hostů) rozlišujeme tři hlavní třídy IP adres - A, B a C.

IP adresu třídy A v České republice nikdo nemá.
Mají ji hlavně nadnárodní společnosti, vládní organizace USA atp.
Dovoluje adresování jen 126 sítí.
V každé z nich může být až 16 miliónů počítačů.
Rozsah hodnot IP adres je: 0.0.0.0 až 127.255.255.255.
IP adresa třídy B umožňuje adresovat už 16 tisíc sítí.
v každé může být 65 tisíc počítačů.
První dva byte je adresa sítě a další dva adresa počítače.
V Čechách ji mají významné organizace.
Rozsah hodnot ve třídě B je: 128.0.0.0 až do 191.255.255.255.
IP adresou třídy C dokážeme adresovat až 2 milióny sítí.
V každé síti může být 254 počítačů.
IP adresa třídy C je v Čechách nejpoužívanější.
První tři byte jsou adresou sítě a jeden byte adresou počítače. Rozsah je: 192.0.0.0. až 223.255.255.255

Podrobněji probereme - výpočty

Pro lepší přístup a zapamatování se využívá ještě identifikace pomocí tzv. doménové adresy (např. www.seznam.cz).
O správné přiřazení doménové adresy k IP adrese se stará služba DNS (Domain Name System - systém specializovaných počítačů, které převádějí zapamatovatelná doménová jména na IP adresy a opačně).

IP adresa

IPv4 - 32bitové - zapisovány dekadicky po osmicích bitů, odděleny tečkou, například 192.168.0.2 - nejrozšířenější

IPv6 - 128bitové, zapsané hexadecimálně, oddělovač - dvojtečka, například 2001:db8:0:1234:0:567:8:1.

nelze si vymyslet, je uživateli přidělena (mezinárodní autorita, správce sítě)
v rámci jedné sítě musí být jedinečná
existují dvě varianty: IPv4 a IPv6
IPv4 - celkem lze vytvořit cca 2^32 adres (4,3 miliardy adres, dnes nedostačující)
Adresa se v IPv4 dělí na tři základní části:
Jedná se o obdobu poštovní adresy (stát, ulice, jméno adresáta)<br>
číslo sítě (...stát)
číslo podsítě (....ulice)
číslo síťového rozhraní - počítač (...jméno adresáta)
Hranici mezi adresou síťového rozhraní a počítače určuje maska sítě, která v binárním tvaru obsahuje
jedničky tam, kde se v adrese nachází číslo sítě a podsítě,
nuly tam, kde je číslo počítače (síťového rozhraní).
IPv6 - obsahuje bezpečnostní mechanismy přímo v IP, podporuje mobilní zařízení, zvládá automatické konfigurace

nový formát a velikost, skládá se z osmi skupin po čtyřech hexadecimálních číslicích (0 -9, A - F)
odděleny dvojtečkou
každá skupina zabírá 2 bajty (16 bitů), celá adresa 128 bitů (16 bajtů)
maximálně lze vytvořit 2^128 různých adres (3 × 10^38 adres)
příklad: 2001:0718:1c01:0016:0214:22ff:fec9:0ca5

IPv6 adresy rozdělujeme na tyto skupiny:

individuální (unicast): označují jedno rozhraní připojeného počítače či zařízení.
skupinové (multicast): představují adresu skupiny síťových rozhraní. Paket se skupinovou cílovou adresou bude dopraven všem členům skupiny. Tyto adresy se používají nejčastěji pro šíření zvukového či obrazového signálu, videokonference a podobně.
výběrové (anycast): také označují skupinu síťových rozhraní, ale datagram bude dopraven jen na jedno z nich (zpravidla to nejbližší). Výběrové adresy umožňují například realizovat některé speciální služby.

Dělení IP adres podle skupin - veřejná a privátní IP adresa

neveřejné: takovou adresu poskytuje naprostá většina providerů svým klientům. S neveřejnou IP adresou můžete tedy na internetu dělat to samé, co s veřejnou, pouze jste omezeni v přístupu na vaší IP adresu pouze z intranetu, případně části intranetu, kterou vám váš ISP vyhradil. Neveřejná IP adresa je na internetu prakticky "neviditelná".

dynamické: je přidělována automaticky poskytovatelem prostřednictvím DHCP serveru a routerem. Tato IP adresa je pouze dočasná a při každém novém připojení se může teoreticky změnit. V praxi je doba platnosti dynamické IP adresy různá, přes jednotky dnů až po měsíce. Nikdy tedy nemáte jistotu, kdy se Vám dynamická adresa změní.

statické: neboli pevná IP adresa. Pevnou IP adresu můžeme od poskytovatele připojení získat většinou za příplatek, ale dostáváme tím garanci, že IP adresa koncového zařízení, které se připojuje do internetu zůstane stále stejná.

aby váš počítač byl v síti Internet vidět, musíte mít přidělenou od poskytovatele připojení (zaplacenou) tzv. veřejnou IP adresu
s veřejnou IP adresou můžete provozovat síťové služby (webové stránky, poštovní servery, herní servery, tiskové servery, vzdálený přístup do PC atd.)
s privátní (neveřejnou) IP adresou můžete tyto síťové služby pouze využívat

Přidělování IP adres: V České republice je to sdružení CZ.NIC, které má na starosti provozování registru doménových jmen, zabezpečení provozu domény nejvyšší úrovně .cz a další úkoly.

Vrcholová doména (top level domain):

.cz – doména pro Českou republiku
.de – doména pro Německo
.uk – doména pro Velkou Británii
.sk – doména pro Slovensko
.com – typická doména pro komerční organizace
.edu – doména pro vysokoškolské instituce USA
.gov – doména pro státní správu USA
.mil – doména pro armádu USA

MAC adresa

je jedinečný identifikátor síťového zařízení
MAC adresa je určena výrobcem zařízení a nelze ji změnit
má podobu šestice hexadecimálních čísel oddělených pomlčkami nebo dvojtečkami
nejčastěji se využívá pro zabezpečení bezdrátových WiFi sítí tak, že určí, které MAC adresy se k síti mohou připojit
01-23-45-67-89-AB nebo 01:23:45:67:89:AB