Technika sítí a protokolů Flashcards
(10 cards)
Jaké typy komunikace rozlišujeme v rámci komunikačních sítí?
Komunikaci mezi dvěma stranami lze rozdělit na dva základní typy:
Komunikace uvnitř sítí, tedy výměna dat mezi prvky infrastruktury, jako jsou směrovače, přepínače a uzly.
Komunikace mezi koncovými uživateli, která probíhá nad těmito sítěmi a typicky zahrnuje interakci mezi uživatelskými zařízeními (např. počítače, mobilní telefony) nebo mezi aplikacemi běžícími na těchto zařízeních.
Blokové schéma datové komunikace
Uživatel 1-> Vstupní zařízení->vysílač->přenosové médium->přijímač->výstupní zařízení->Uživatel 2
Informace 𝑚 je pomocí vstupního zařízení reprezentována jako data 𝑔(𝑡) ve formě proměnlivého časového signálu, který musí být přeložen do podoby vhodné pro přenosové médium, tj. do signálu 𝑠(𝑡), vysílačem.
Na druhé straně se objeví jako signál 𝑟(𝑡), který se od odeslaného může odlišovat (šum, rušení). Je konvertován zpět
do tvaru výstupních dat 𝑔′ (𝑡) a výstupnímu zařízení jsou předána data m’
Funkce komunikačního řetězce
Základní funkce při přenosu dat:
Přenos informace
→ převod dat do přenositelné podoby (kódování, modulace) podle vlastností kanálu.
Směrování (routing)
→ výběr nejvhodnější cesty sítí, po které data dorazí do cíle.
Protokolové řízení
→ určuje „pravidla hry“ – kdy, jak a co se smí přenášet mezi zařízeními.
Synchronizace
→ sladění časování mezi odesílatelem a příjemcem, aby data „nepřeskočila rytmus“.
Formátování zpráv
→ sjednocení struktury zprávy (např. záhlaví, tělo, konec) – aby ji druhá strana správně přečetla.
Adresování a směrování
→ jednoznačné určení, komu je zpráva určena a jak se k němu dostane.
Další důležité funkce v síťovém provozu:
Sdílení přenosového kanálu
→ více uživatelů nebo procesů může využívat stejnou linku (multiplex).
Řízení systému
→ konfigurace, dohled, diagnostika, reakce na chyby a přetížení.
Detekce a korekce chyb
→ rozpoznání poškozených dat a případná oprava (např. pomocí CRC).
Zotavení z chyb
→ opakovaný přenos ztracených dat nebo jejich znovuzískání.
Řízení toku dat
→ zabránění zahlcení sítě nebo zařízení příliš velkým objemem dat.
Ochrana a důvěrnost zpráv
→ zajištění, aby zprávu mohl přečíst pouze oprávněný příjemce (šifrování, autentizace).
Přenos informace - komutace
Při přenosu hlasu (např. telefonního hovoru) se data přenášejí v reálném čase a mezi jednotlivými částmi informace vznikají krátké časové mezery. Tento typ přenosu je velmi citlivý na zpoždění a kolísání latence (jitter). Pro správnou kvalitu hovoru je důležité, aby byla data doručena včas, i za cenu určité ztráty nebo nadbytečnosti – proto je přenos méně náročný na spolehlivost, ale velmi náročný na časování.
Naopak přenos dat v počítačových sítích (např. souborů nebo e-mailů) je typicky dávkový (blokový) a důraz je kladen na vysokou spolehlivost přenosu. Zpoždění nevadí, pokud jsou data doručena úplná a bez chyb. V tomto případě je spojení méně citlivé na čas, ale vyžaduje důslednou kontrolu chyb a potvrzování doručení.
1) Komutace okruhů (Circuit Switching): Zajišťuje dedikovaný kanál mezi dvěma koncovými body po dobu komunikace (např. telefonní hovory).
2) Komutace zpráv (Message Switching): Celé zprávy jsou přenášeny jako jeden celek. Vyžaduje větší paměť v uzlech a není vhodné pro časově citlivé aplikace. Kontrolují se celé zprávy
3) Komutace paketů (Packet Switching): Data jsou rozdělena do menších bloků (paketů), které cestují sítí samostatně. Každý paket může volit jinou cestu, přičemž jsou na cíli sestaveny do původní podoby (např. internetové připojení). Kontrolují se celé pakety
4) Komutace buněk: Zpráva je rozdělena na jednotky s přesně danou délkou. Při přenosu se provádí pouze kontrole záhlaví buňky/rámce a proto dochází jen k velmi malému zdržení v uzlu. Veškeré kontroly přenesených dat jsou prováděny u koncového uživatele. Využívá se u přenosu řeči i u klasických dat (ATM technologie. Dochází k velké úspoře prostředků sítě, protože je blokována pouze nezbytná kapacita, a k urychlení odezvy, nevýhodou je však zmíněná fixní velikost přenášených jednotek. Kontroluje se pouze záhlaví.
Struktura sítí - Prvky
Spoje (Links): Fyzická nebo logická propojení mezi zařízeními v síti. Jsou komponenty umožňující přenos zpráv mezi dvěma místy bez ohledu na druh prostředků či druh přenosu a propojují přepojovací prvky mezi sebou a s koncovými uzly. Jde o okruhy, kanály nebo linky.
Přepojovací prvky (Switching Elements): Zajišťují směrování dat, příkladem jsou switche, routery nebo brány. Základní úlohou je vybrání správného výstupního spoje po kterém budou data poslána dále.
Architektura a topologie sítí
Dvoubodové spoje (Point-to-Point): Přímé spojení mezi dvěma zařízeními. Používá se například v sériové komunikaci.
Multipoint: Více zařízení sdílí jedno přenosové médium (např. Ethernet).
Broadcast: Data jsou vysílána do celé sítě, přičemž je obdrží všechna zařízení (např. ARP dotazy). Jedná se o hromadný přenos z jednoho zdroje do mnoha míst. Spadají sem převážně bezdrátové sítě: systémy mají jeden kanál který je využívaný všemi uživateli. Vyslaná data jsou přijatata všemi, reaguje na ně obvykle pouze ten komu byla zaslána. Systémy se všesměrovým vysíláním také umožňují adresovat skupinu nebo všechny stroje pomocí speciálních adres (multicast).
Typy sítí podle velikosti
1) PAN (Personal Area Network): Malé sítě, např. Bluetooth nebo zařízení připojená k jednomu uživateli. Nízká přenosová rychlost, často bezdrátové (bluetooth, USB). Chytré telefony, PDA, tablety, scannery, tiskárny.
2) LAN (Local Area Network): Sítě omezené na malé geografické oblasti, jako jsou domácnosti nebo kanceláře. Využívá Ethernet nebo Wi-Fi. Rychlosti 100 Mbps až 10 Gbps. Uzlů bývají desítky až stovky.
3) MAN (Metropolitan Area Network): Sítě pokrývající větší oblasti, např. města. Propojení LAN sítí s WAN sítěmi. Rozsah měst až národních sítí. Rychlosti v řádu Gbps a vyšších. Optické technologie, Ethernet v optických vláknech. MAN sítě jsou spravovány jednou organizací a její prostředky jsou využívány více subjekty.
4) WAN (Wide Area Network): Sítě spojující geograficky vzdálené oblasti, např. internet. Globální sítě pokrývající stovky až tisíce kilometrů na úrovni států či kontinentů. Jejich hlavní úlohou je propojení geograficky rozprostřených LAN a MAN sítí. Jedna WAN může být vystavena na více technologiích a její části mohou být vlastněny různými subjekty. Převážně optické technologie. Zpoždění bývá vyšší kvůli vzdálenosti (navzdory přenosu rychlostí světla)
5) SAN (Storage Area Network): Specializované sítě pro ukládání dat.
Vertikální a horizontální komunikace
1) Vertikální komunikace probíhá od nejvyšší úrovně k nejnižší a naopak. Pro obě strany je transparentní, probíhá ale přes všechny úrovně systému.
Vertikální komunikace probíhá mezi různými. vrstvami uvnitř toho samého zařízení – tedy shora dolů při odesílání a zdola nahoru při přijímání dat.
2) Horizontální komunikace probíhá na odpovídajících úrovních domluveným protokolem, a s výjimkou fyzické vrstvy je pouze virtuální.
Horizontální komunikace probíhá mezi stejnými vrstvami na dvou různých zařízeních (například mezi dvěma počítači v síti). Tato komunikace je logická, nikoliv fyzická.
Každá vrstva musí umět předat data nižší vrstvě a také od ní data převzít a „očistit“ je pro předání výše.
Data vs informace
Data jsou reprezentace faktů, pojmů nebo instrukcí ve formální podobě, která je vhodná pro komunikaci a strojové zpracování.
Informace je význam těchto dat, tedy interpretace důležitá pro uživatele. Zatímco data může být pouhý binární tok, informace z něj plyne až po jeho dekódování a správném pochopení.
Jak probíhá proces přenosu informace v základním komunikačním modelu?
Vstupní informace je převedena pomocí vstupního zařízení do datové formy jako signál.
Data g(t) jsou převedena vysílačem na přenosový signál
s(t), který je vhodný pro dané přenosové médium.
Během přenosu může signál podléhat zkreslení a šumu, výsledkem je přijatý signál.
Signál je na straně přijímače rekonvertován do výstupních dat
která odpovídají přibližně původnímu
Výstupní zařízení předá uživateli výstupní informaci, která by ideálně měla být rovna m, avšak vlivem šumu a rušení může docházet ke ztrátám nebo chybám.
