Maturitní otázky

17. Počítačové sítě 2

7 min read

Model ISO/OSI

Model ISO/OSI (Open Systems Interconnection) je referenční model, který popisuje, jak spolu komunikují síťová zařízení. Má 7 vrstev, přičemž každá vrstva má svou specifickou funkci a komunikuje pouze s vrstvami přímo nad a pod ní.

Vrstvy modelu:

  1. Fyzická vrstva (Physical Layer)
    • Přenáší jednotlivé bity (0 a 1) po fyzickém médiu – kabel, Wi-Fi, optika.
    • Zajišťuje elektrické/optické signály.
    • Příklady: RJ-45 kabely, konektory, přenosová rychlost.
  2. Linková vrstva (Data Link Layer)
    • Přenos dat mezi dvěma sousedními zařízeními.
    • Detekuje a opravuje chyby.
    • Pracuje s MAC adresou.
    • Příklad: Ethernet, Wi-Fi.
  3. Síťová vrstva (Network Layer)
    • Zajišťuje směrování dat (paketů) přes více sítí.
    • Pracuje s IP adresou.
    • Příklad: IP, ICMP.
  4. Transportní vrstva (Transport Layer)
    • Zajišťuje správný přenos dat mezi koncovými zařízeními.
    • Řízení toku dat, opakování při ztrátě.
    • Protokoly: TCP (spolehlivý), UDP (rychlý).
  5. Relační vrstva (Session Layer)
    • Udržuje spojení mezi aplikacemi, otevírá a uzavírá relace.
    • Příklad: připojení ke vzdálené ploše, přihlášení k serveru.
  6. Prezentační vrstva (Presentation Layer)
    • Převod dat do formátu, kterému rozumí aplikace.
    • Šifrování, komprese.
    • Např. převod znakových sad (ASCII, Unicode).
  7. Aplikační vrstva (Application Layer)
    • Nejbližší uživateli – aplikace pro komunikaci.
    • Např. webové prohlížeče, e-mailové klienty.

Architektura TCP/IP

Model TCP/IP je praktický model pro síťovou komunikaci, používaný v internetu. Má 4 vrstvy a odpovídá více reálnému fungování sítí než OSI.

Vrstvy TCP/IP:

  1. Síťový přístup (Network Access / Link Layer)
    • Fyzický přenos dat mezi zařízeními (fyzická a linková vrstva OSI).
  2. Internetová vrstva (Internet Layer)
    • Směrování dat pomocí IP adres.
    • Protokoly: IP, ARP, ICMP.
  3. Transportní vrstva (Transport Layer)
    • Zajišťuje přenos dat mezi dvěma zařízeními.
    • Protokoly: TCP, UDP.
  4. Aplikační vrstva (Application Layer)
    • Komunikace programů – web, e-mail, přenos souborů.
    • Protokoly: HTTP, FTP, SMTP, DNS, atd.

Protokoly jednotlivých vrstev

Síťová vrstva:

  • IP (Internet Protocol)
    Zajišťuje logickou adresaci zařízení a směrování paketů.
  • ARP (Address Resolution Protocol)
    Převádí IP adresu na MAC adresu (používá se v lokální síti).
  • ICMP (Internet Control Message Protocol)
    Diagnostika a chybová hlášení. Příkaz ping používá ICMP pro ověření dostupnosti

Transportní vrstva:

  • TCP (Transmission Control Protocol)
    • Spolehlivý, spojovaný protokol.
    • Zajišťuje doručení, pořadí a kontrolu dat.
    • Používá se např. u webových stránek, e-mailů.
  • UDP (User Datagram Protocol)
    • Nespolehlivý, nespojovaný, ale rychlý.
    • Vhodný pro streamování, hry, VoIP.

|400

Aplikační vrstva

  • Nejvyšší vrstva, komunikuje přímo s uživatelskými aplikacemi.
  • Poskytuje protokoly a služby pro konkrétní činnosti – web, e-mail, přenos souborů atd.
  • Pracuje s daty ve formátu, kterému rozumí aplikace.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

  • Používá se pro přenos webových stránek.
  • Funguje na principu klient-server – prohlížeč (klient) posílá požadavky serveru.
  • Pracuje přes port 80, data nejsou šifrována.

HTTPS (HTTP Secure)

  • Bezpečnější verze HTTP, data jsou šifrována pomocí SSL/TLS.
  • Zajišťuje důvěrnost a integritu dat, používá se u internetového bankovnictví, přihlašování apod.
  • Funguje na portu 443.

FTP (File Transfer Protocol)

  • Protokol pro přenos souborů mezi klientem a serverem.
  • Umožňuje nahrávání, stahování a správu souborů na vzdáleném serveru.
  • Není šifrovaný (přenáší hesla i data otevřeně), používá porty 20 a 21.

SFTP (SSH File Transfer Protocol)

  • Bezpečná alternativa k FTP – využívá šifrování pomocí SSH.
  • Přenáší soubory bezpečně, často používaný při správě serverů.
  • Funguje přes port 22 (stejně jako SSH).

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

  • Používá se pro odesílání e-mailů z klienta na server nebo mezi servery.
  • Jednosměrný přenos – od odesílatele ke schránce příjemce.
  • Standardně běží na portu 25 (nebo 587 pro šifrované spojení).

POP3 (Post Office Protocol verze 3)

  • Slouží pro stahování e-mailů ze serveru do zařízení.
  • Po stažení jsou zprávy obvykle ze serveru smazány.
  • Funguje na portu 110 (995 pro šifrované spojení).

IMAP (Internet Message Access Protocol)

  • Umožňuje práci s e-maily přímo na serveru, bez jejich mazání.
  • Vhodný při přístupu z více zařízení – synchronizace složek.
  • Běží na portu 143 (993 pro šifrované spojení).

DNS (Domain Name System)

  • Překládá doménová jména (např. google.com) na IP adresy (např. 142.250.74.78).
  • Funguje jako telefonní seznam internetu.
  • Standardně používá port 53.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

  • Automaticky přiděluje IP adresu, masku sítě, bránu a DNS nově připojeným zařízením.
  • Zjednodušuje správu sítě – uživatel nemusí nastavovat síť ručně.
  • DHCP server sleduje volné adresy a přiděluje je dočasně (tzv. lease).

Adresace v počítačových sítích

IP adresace:

  • IP adresa (Internet Protocol address) je jedinečný identifikátor zařízení v síti.
  • Slouží k tomu, aby zařízení mohlo být nalezeno a komunikovalo s ostatními zařízeními.
  • Existují dvě verze IP adres: IPv4 a IPv6.

IPv4 (Internet Protocol version 4)

  • Nejrozšířenější verze, používá 32bitovou adresu, zapisuje se pomocí čtyř čísel oddělených tečkami:
    např. 192.168.1.15
  • Každé číslo (tzv. oktet) může být v rozsahu 0–255.
    • 192 – identifikátor sítě (část IP určuje síť)
    • 168 – podčást sítě (subsíť)
    • 1 – další podčást sítě nebo podsíť
    • 15 – konkrétní zařízení (host)
  • IPv4 má teoreticky kolem 4,3 miliardy adres, což je dnes nedostatečné.

IPv6 (Internet Protocol version 6)

  • Novější verze, používá 128bitovou adresu, zapisuje se jako osm bloků hexadecimálních čísel oddělených dvojtečkami:
    např. 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334
  • Nabízí téměř neomezený počet adres – řeší nedostatek adres u IPv4.
  • Podporuje lepší zabezpečení a efektivnější směrování.

Veřejné a privátní IP adresy

Privátní IP adresy

  • Používají se uvnitř lokálních sítí (např. doma, ve firmě).
  • Nemohou se přímo připojit na internet.
  • Typické rozsahy:
    • 10.0.0.0 – 10.255.255.255
    • 172.16.0.0 – 172.31.255.255
    • 192.168.0.0 – 192.168.255.255

Veřejné IP adresy

  • Jsou přidělovány poskytovatelem internetu.
  • Viditelné z internetu – umožňují přímou komunikaci s ostatními zařízeními na internetu.
  • Např. webové servery, herní servery, domácí routery (z pohledu internetu).

Subnetting a masky sítě

Maska sítě

  • Určuje, která část IP adresy je síť a která je zařízení (host).
  • Např. adresa 192.168.1.15 s maskou 255.255.255.0 znamená:
    • Síť: 192.168.1
    • Zařízení (host): 15

Subnetting

  • Dělení jedné větší sítě na menší podsítě – umožňuje lepší správu a zabezpečení.
  • Zapisuje se např. jako /24, což znamená 24 bitů pro síť (odpovídá masce 255.255.255.0).
  • Např. síť 192.168.1.0/24 má 256 adres (254 použitelných).

NAT (Network Address Translation)

  • Funguje většinou na domácím routeru.
  • Překládá privátní IP adresy v síti na jednu veřejnou IP adresu.
  • Umožňuje, aby více zařízení sdílelo jednu veřejnou IP (např. v domácnosti).
  • Zajišťuje také základní ochranu před přímým přístupem z internetu.

MAC adresa (Media Access Control)

  • Fyzická adresa síťové karty, jedinečná pro každé zařízení.
  • Zapisuje se v hexadecimálním formátu např. 00:1A:2B:3C:4D:5E.
  • Slouží k adresaci na linkové vrstvě (např. v rámci LAN).
  • MAC adresa se nemění (pokud ji nezměníme ručně) a identifikuje hardware.

Trendy v oblasti počítačových sítí (např. SDN, IoT, 5G)

Moderní počítačové sítě se neustále vyvíjejí – přibývá zařízení, roste rychlost přenosu dat a zvyšují se nároky na správu a zabezpečení. Mezi nejvýznamnější trendy patří:

SDN (Software Defined Networking) – Softwarově definované sítě

  • Odděluje řízení sítě od fyzické infrastruktury.
  • Tradičně rozhoduje každé síťové zařízení o přenosu dat samo – u SDN je řízení centralizované (např. přes kontrolér).
  • Výhody:
    • Snadná správa a konfigurace sítě pomocí softwaru.
    • Flexibilita a automatizace – lze snadno měnit chování sítě podle potřeby.
    • Vhodné pro velké datové sítě, cloudové služby a virtualizaci.

IoT (Internet of Things) – Internet věcí

  • Propojení běžných zařízení (senzorů, domácích spotřebičů, automobilů) do internetu.
  • Zařízení mohou sbírat a sdílet data, často bez zásahu člověka.
  • Příklady:
    • Chytrá domácnost (žárovky, termostaty, alarmy)
    • Průmyslová automatizace (senzory teploty, vlhkosti)
    • Města a doprava (chytrá semafory, parkoviště)
  • Výzvy:
    • Zabezpečení (zranitelnost zařízení)
    • Správa obrovského množství dat
    • Síťová kapacita a latence

5G – Pátá generace mobilních sítí

  • Nový standard mobilních sítí s důrazem na:
    • Extrémně rychlý přenos dat (až několik Gb/s)
    • Nízkou latenci (reakční doba < 1 ms)
    • Vysokou kapacitu sítě – zvládne více zařízení najednou
  • Umožňuje nové technologie:
    • Autonomní vozidla (rychlá reakce)
    • Virtuální a rozšířená realita
    • Přenos velkých objemů dat v reálném čase
  • Využití:
    • Průmysl, medicína, doprava, chytrá města.

Graph View

Backlinks