skripta

4
OBR. 10.11 DIALOGOVÉ OKNO ZOBRAZUJÍCÍ STATISTIKU VYUŽÍVANÝCH PROTOKOLŮ ........... 105
OBR. 11.1 BLOKOVÉ SCHÉMA TERMINÁLU PŘIPOJENÉHO K POČÍTAČI ..................................... 106
OBR. 11.2 PŘIHLAŠOVÁNÍ NA BBS LIANE ............................................................................... 110
OBR. 11.3 OBRAZOVKA NÁPOVĚDY - DOSTUPNÉ PŘÍKAZY HLAVNÍHO MENU ........................... 110
OBR. 11.4 ODPOSLECH HESLA PŘI KOMUNIKACI S BBS.VSLIB.CZ NA PORTU 23 ........................ 111
OBR. 11.5 „HUMAN READABLE“ FORMÁT VÝSEKU ODPOSLECHNUTÉ TCP KOMUNIKACE ....... 112
OBR. 11.6 KONFIGURAČNÍ MOŽNOSTI EMULÁTORU TERMINÁLU PUTTY ................................ 114
OBR. 12.1 ZADÁNÍ JMÉNA SERVERU ........................................................................................ 120
OBR. 12.2 EDITACE KONFIGURAČNÍHO SOUBORU ................................................................... 121
OBR. 12.3 ZKRÁCENÝ VÝPIS HTTP RELACE ZPROSTŘEDKOVANÉ PROGRAMEM TELNET ......... 123
OBR. 12.4 PŘIDÁNÍ DVOJIC ADRESA:JMÉNO DO SOUBORU HOSTS ............................................ 125
Praktikum z informačních sítí 7

Seznam tabulek

TAB. 1.1 ČÍSLOVÁNÍ PÁRŮ V KABELU ...................................................................................... 27
TAB. 1.2 DEFINICE MAXIMÁLNÍHO ÚTLUMU PRO UTP HORIZONTÁLNÍ KABEL ..................... 29
TAB. 1.3 DEFINICE MAXIMÁLNÍHO ÚTLUMU PRO UTP KONEKTORY ..................................... 29
TAB. 1.4 DEFINICE LIMITNÍ HODNOTY NEXT PRO UTP HORIZONTÁLNÍ KABEL .................. 30
TAB. 1.5 DEFINICE LIMITNÍ HODNOTY NEXT PRO UTP KONEKTORY .................................. 31
TAB. 1.6 KONFIGURACE PRACOVNÍCH STANIC ....................................................................... 66
TAB. 1.7 KONFIGURACE VIRTUÁLNÍCH SÍTÍ ............................................................................ 68
8 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

Seznam praktických cvičení

PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 1 ......................................................................................................... 37
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 2 ......................................................................................................... 39
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 3 ......................................................................................................... 50
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 4 ......................................................................................................... 65
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 5 ......................................................................................................... 79
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 6 ......................................................................................................... 86
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 7 ......................................................................................................... 93
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 8 ....................................................................................................... 100
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 9 ....................................................................................................... 109
PRAKTICKÉ CVIČENÍ Č. 10 ..................................................................................................... 118
Praktikum z informačních sítí 9

1 Úvod

Základem moderní společnosti jsou informační sítě. Výpočetní technika a informační
sítě propojující zařízení výpočetní techniky se postupně dostávají do všech částí
každodenního života. Proto znalost základních principů těchto zařízení a jejich propojujících
sítí se postupně stává nezbytná i pro běžného uživatele.
Informační sítě jsou před běžným uživatelem často skryté. V současnosti se nejčastěji
jedná o systém, o který se stará vyhrazený odborník či tým odborníků. Na druhé straně však
důsledkem rapidního rozšíření informačních technologií a především vlivem další
předpokládané expanze v budoucnu se bude i laik dostávat častěji a častěji do styku s
problematikou informačních sítí. Samozřejmě budování a správa informační sítě na
profesionální úrovni zůstane nadále v rukou odborníků. Avšak na základě současných trendů
lze tvrdit, že brzo i v domácnosti budeme muset zvládnout propojit domácí zařízení
komunikující mezi sebou, budeme muset provádět nastavení parametrů komunikace
jednotlivých zařízení, zkrátka budeme se muset starat o vlastní informační síť.
Samozřejmě tento text nebude návodem pro správu futuristických zařízení, ale bude se
snažit seznámit čtenáře se základy informačních sítí, a tak poskytnout jisté vědomosti a
obecný pohled na tuto problematiku.

2 Zařazení předmětu ve studijním programu
Předmět „Praktikum z informačních sítí“ je zařazen mezi předměty prvního ročníku v
letním semestru. Předmět se skládá pouze z praktických cvičení s mírně teoretickým
charakterem. Protože předmět je určen pro studenty prvního ročníku, jeho obsah
nepředpokládá rozsáhlé znalosti dané problematiky a absolvování některých předchozích
předmětů. Naopak předmět „Praktikum z informačních sítí“ bude úvodním předmětem do
oblasti telekomunikačních a informačních technologií. Jedná se převážně o předměty
nabízené oborem Teleinformatika.
2.1 Úvod do předmětu
Cílem předmětu Praktikum z informačních sítí je poskytnout studentům základní
praktické znalosti z oblasti informačních sítí. Úkolem předmětu je seznámit studenty s
nejběžnějšími problémy informačních sítí a s možnostmi jejich řešení, a tak vybudovat
dostatečný praktický základ pro absolvování navazujících předmětů. Předmět ani rozsahově
ani zařazením do studijního plánu nemůže nabídnout vyčerpávající teoretické či praktické
znalosti z cílové oblasti a je zaměřen hlavě na praktické oblasti budování a údržby
informačních sítí.
Obsah předmětu lze rozdělit do tří základních částí. První část se zabývá problematikou
pasivních komponent komunikačních sítí. Předmětem druhé části jsou aktivní síťové prvky a
dále ve třetí části jsou to síťové služby. Část věnovaná pasivním síťovým prvkům je zaměřena
10 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

hlavně na strukturovaný kabelážní systém, na jeho dělení, základní parametry a na
konektorování kabelů. Důležitou součástí předmětu jsou praktická cvičení zaměřená na
uvedené oblasti.
Část věnovaná aktivním síťovým prvkům zahrnuje síťové karty, modemy ale i
rozbočovače, přepínače a směrovače. Dále jsou uvedena porovnání jednotlivých aktivních
prvků s výrazem na možnosti jejich využití. Následně jsou shrnuty základní postupy při
konfiguraci jednotlivých aktivních prvků spolu s několika konkrétními příklady, které tvoří
obsah praktických cvičení.
Po seznámení s aktivními prvky informačních sítí se dostaneme k třetí tematické oblasti,
k síťovým službám. Protože se jedná o velmi rozsáhlou oblast, jeden předmět není schopný
poskytnout úplný přehled. Proto bylo vybráno pouze několik dílčích problematik, které ovšem
mají v mnoha směrech univerzální charakter. Konkrétně se jedná o instalaci a konfigurace
síťových služeb jako FTP či WWW a o možnostech analýzy chování informační sítě.

2.2 Vstupní test

Jak již bylo uvedeno dříve, předmět „Praktikum z informačních sítí“ je úvodním
předmětem do problematiky informačních sítí. Z toho vyplývají i požadavky na předchozí
znalosti studentů. Teoretické i praktické části učebního textu jsou sestaveny tak, aby poskytly
studentům potřebný teoretický základ k úspěšnému absolvování praktických cvičení. Proto je
k absolvování předmětu dostatečná základní znalost ovládání počítače, znalost základních
částí výpočetních systémů a obecný uživatelský pohled na informační sítě.
V případě, že je student schopen správně odpovědět na otázky následujícího typu,
potom pravděpodobně bude mít dostatečný základ k absolvování předmětu.

1) Ze kterých základních bloků se skládají výpočetní systémy?
2) Co znamená pojem komunikace?
3) Co jsou informační sítě?
Praktikum z informačních sítí 11

3 Referenční model TCP/IP

Cíle kapitoly: Cílem kapitoly je vysvětlit pojem referenční model a podrobněji rozebrat
referenční model TCP/IP běžně využívaný v počítačových sítích, včetně funkcí
jednotlivých vrstev referenčního modelu. Znalost funkcí jednotlivých vrstev patří mezi
základní vědomosti z oblasti informačních sítí.

3.1 Referenční model síťové komunikace

V řadě případů lze realizaci složitého procesu rozdělit na skupiny jednodušších procesů,
a tak výsledná realizace je mnohem pružnější, univerzálnější a rychlejší. Při dělení složitého
procesu je snaha vytvořit skupiny tak, aby zahrnovaly procesy blízké sobě a aby skupina
operací byla co nejucelenější. Ucelenost je důležitá proto, aby jednotlivé skupiny byly co
nejméně závislé jedna na druhé a aby se tak minimalizovala vzájemná komunikace. Z důvodu
jednoduché realizace je snaha skupiny operací vytvořit tak, aby tvořily logickou sekvenci.
Z důvodu značné složitosti byl i proces síťové komunikace rozdělen na dílčí skupiny.
Byl vytvořen tzv. referenční model, skládající se ze sedmi vrstev, kde každá vrstva
představuje jednu skupinu operací. Jednotlivé vrstvy mají sekvenční strukturu a při grafickém
znázornění jsou umístněny postupně jedna nad druhou, jak je to vidět i na Obr. 3.1.
Obrázek 3.1 rovněž znázorňuje i možné komunikace mezi jednotlivými vrstvami
referenčního modelu. Existují dva typy komunikací, ve vertikálním směru a v horizontálním
směru. Obecně se při přenosu dat na straně vysílače data zpracovávají tak, aby je bylo možné
fyzicky přenést. Přijímač po příjmu dat musí obnovit jejich původní formát. Znamená to, že
ve vysílači jsou data zpracována směrem od nejvyšší vrstvy k nejnižší a v přijímači jsou data
zpracovány od nejnižší vrstvy k nejvyšší. Proto každá vrstva musí být schopná komunikovat
s vrstvou umístěnou bezprostředně pod a nad ní. Během této komunikace se předávají data
pro zpracování a další řídící informace pro řízení zpracování. Při komunikaci mezi
sousedícími vrstvami se předávají tzv. primitivy. Místo pro výměnu primitiv se nazývá
přístupovým bodem (Service Access Point - SAP). Konkrétní přístupový bod se nejčastěji
realizuje jako volání funkce nebo výměna řídicích a datových informací mezi logické obvody.

12 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

vrstva N
vrstva N+1
vrstva N-1
vrstva N
vrstva N+1
vrstva N-1
Protokol
Primitivy
Přístupové body

Obr. 3.1 Komponenty referenčního modelu

Protože po zpracování dat na straně vysílače se provádí obnova dat na straně přijímače,
odpovídající vrstvy na straně přijímače a na straně vysílače také musí vyměnit řídicí
informaci. Souhrn pravidel pro horizontální komunikaci se nazývá protokol.

3.2 Referenční model TCP/IP

V současnosti nejčastěji využívanou technologií v počítačových sítích je technologie
označená jako TCP/IP. I když tento název vznikl ze zkratek názvů dvou protokolů této
technologie (Internet Protocol – IP a Transmission Control Protocol - TCP), běžně označuje
celou sadu protokolů pro tuto technologii definovaných.
Technologie TCP/IP je jedním z možných řešení pro komunikaci v počítačové síti.
Architektura TCP/IP odpovídá obecné architektuře popsané v předchozí kapitole. Obr. 3.2
ukazuje referenční model TCP/IP, který lze vyjádřit vrstvovým modelem, skládajícím se z
pěti vrstev. (handptupPozor! V některých případech jsou funkce spodních dvou vrstev sloučeny do
jedné vrstvy, pak má referenční model pouze čtyři vrstvy.) Samozřejmě každá vrstva má svoji
specifickou funkci.
Aplikační vrstva zahrnuje uživatelské aplikace, které generují data pro přenos a
zpracovávají data přijatá. Funkce této vrstvy zahrnuje také komunikaci s uživatelem. Dále
aplikační vrstva v referenčním modelu TCP/IP může zajistit i služby pro zkomprimování nebo
zabezpečení přenášených dat atd.
Transportní vrstva zajišťuje multiplexování odchozího provozu od různých síťových
aplikací a dále zajišťuje demultiplexování příchozího provozu. Tyto funkce provádí na
základě identifikátorů síťových aplikací, tzv. portů. (handptup Pozor! Pojem port v oblasti
informačních sítí má několik významů.) Další vlastností transportní vrstvy je, že může zajistit
spolehlivý přenos. Při spolehlivém přenosu je zajištěna detekce a následná korekce ztracených
datových jednotek a dále je zachováno pořadí datových jednotek. V případě nespolehlivého
Praktikum z informačních sítí 13

přenosu může být pořadí, v jakém byly datové jednotky vyslány a přijaty odlišné.
Zabezpečení spolehlivosti přenosu je řešeno navázáním spojení mezi přijímačem a vysílačem
před přenosem dat a následným zrušením tohoto spojení po přenosu dat. Zajištění správného
pořadí a detekce ztracených datových jednotek se řeší číslováním datových jednotek.
Transportní vrstva dále může poskytovat funkce pro řízení provozu, tj. pro regulaci rychlosti
přenosu dat v závislosti na dostupné šířce pásma. Konkrétními protokoly transportní vrstvy
jsou Transmission Control Protocol (TCP) zajišťující zabezpečený přenos a User Datagram
Protocol (UDP) zajišťující nezabezpečený přenos. Datové jednotky na úrovni transportní
vrstvy se nazývají segmenty.

Fyzická vrstva
Linková vrstva
Síťová vrstva
Transportní vrstva
Aplikační vrstva
Referenční model
TCP/IP

Obr. 3.2 Referenční model TCP/IP

Síťová vrstva definuje adresní schéma tak, aby pomocí ní bylo možné adresovat každý
uzel v síti. Dále na základě těchto adres provádí vyhledávání cesty od vysílače k přijímači,
tzv. směrování. Nejvýznamnějším protokolem síťové vrstvy technologie TCP/IP je Internet
Protocol (IP). Datové jednotky na úrovni síťové vrstvy se nazývají pakety.

Linková vrstva (nazvaná také jako spojová vrstva) zajišťuje doručení zpráv ke
konkrétnímu zařízení a provádí převod síťových adres na adresy fyzické. Je důležité
zdůraznit, že existuje velký počet technologií pro propojení síťových zařízení a většinou tyto
mají technologie vlastní způsob adresace. Na druhé straně je důležité, aby v rozsáhlé síti jako
je např. Internet bylo možné adresovat stanice stejným způsobem. Proto se pro označení
síťových prvků používají dva typy adres. Na úrovni síťové vrstvy se používá síťová adresa
s jednotnou strukturou v celé síti a na úrovni linkové vrstvy se používá fyzická adresa, závislá
na konkrétní komunikační technologii.
Další úlohou linkové vrstvy je řízení přístupu prvků sítě k přenosovému médiu. Často
zajišťuje i zabezpečení přenášených dat proti chybám během přenosu a provádí kontrolu
přijatých dat. Protože na linkové vrstvě se provádí zpracování fyzických adres, je na základě
těchto adres možné provádět filtrování přijatých rámců. Dále tato vrstva může zajistit určité
14 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

parametry komunikační linky (priorita spojení, vyhrazená šířka pásma atd.). Datové jednotky
na úrovni linkové vrstvy se nazývají rámce.
Fyzická vrstva je nejnižší vrstvou referenčního modelu a definuje fyzické vlastnosti
síťových prvků a parametry přenášeného signálu. Fyzická vrstva určuje např. typy
propojovacích kabelů určených pro komunikační sítě (metalické nebo optické, jejich bližší
specifikace) a jejich elektronické vlastnosti (např. útlum, přeslech atd.). Dále určuje fyzické
vlastnosti konektorů (např. tvar, rozměry) a jejich elektronické vlastnosti (např. útlum).
V rámci definice fyzické vrstvy jsou definovány charakteristické vlastnosti přenášeného
signálu (např. typ linkového kódu, úrovně fyzického signálu atd.).

Pozn. fyzická a linková vrstva je často spojena do jedné vrstvy, skládající se
z odpovídajících podvrstev.

3.3 Shrnutí kapitoly 3

Úlohou referenčního modelu TCP/IP je rozdělit složitý proces komunikace na pět
úrovní, tzv. vrstev. Každá vrstva řeší skupinu specifických úloh. Fyzická vrstva definuje
základní fyzické a elektrické vlastnosti síťových prvků a signálů využitých pro přenos
informací. Linková vrstva zajišťuje doručení datových jednotek ke konkrétním stanicím
pomocí fyzické adresy. Dále linková vrstva provádí řízení přístupu ke komunikačnímu médiu.
Síťová vrstva zavádí adresní schéma platné v celé síti. Také zajišťuje doručení paketů přes
jednotlivé síťové uzly. Hlavní úlohou transportní vrstvy je zajištění multiplexování a
demultiplexování provozu z více síťových aplikací. Může také zajistit spolehlivý přenos.
Aplikační vrstva generuje a zpracovává data a řeší komunikaci s uživatelem.
Praktikum z informačních sítí 15

4 Technologie Ethernet

Cíle kapitoly: Seznámit čtenáře se základy přenosové technologie Ethernet. Jsou
vysvětleny základní charakteristické vlastnosti technologie Ethernet včetně významu
těchto vlastností z hlediska síťové komunikace. Kapitola tvoří teoretický základ pro
praktické cvičení zaměřené na konfiguraci aktivních síťových prvků.

4.1 Úvod

Technologie Ethernet je konkrétním představitelem linkové vrstvy s tím, že kromě
definice funkcí linkové vrstvy definuje i parametry fyzické vrstvy. Je nejběžnější technologií
určenou pro lokální počítačové sítě. Tuto popularitu získala svou jednoduchostí, která se
odráží i v nízké ceně, a svou jednoduchou instalací. Protože se jedná o nejrozšířenější
komunikační protokol pro lokální počítačové sítě, tento protokol bude využit také ve většině
praktických cvičení. Z tohoto důvodu je žádoucí shrnout základní vlastnosti technologie
Ethernet v samostatné kapitole.

4.2 Přístupová metoda

Základní myšlenka Ethernetu je ve sdílení společného média, pomocí kterého jsou
jednotlivé stanice (přesněji síťové rozhraní stanic) vzájemně propojeny. Přístup k tomuto
médiu je náhodný. Přes sdílené medium může současně probíhat pouze jeden přenos. Proto
před zahájením vysílání musí síťové rozhraní zjistit stav média. V případě, že medium je
obsazené musí počkat s vysíláním. V opačném případě může okamžitě začít vysílat. Uvedený
algoritmus přístupu k médiu neřeší situaci, kdy současně více stanic má data k vysílání a ve
stejném okamžiku provádí kontrolu stavu média. V případě, že během kontroly je médium
volné, stanice začnou vysílat naráz. Výsledkem bude, že na médium se dostanou neplatná data
a přenosy jsou znehodnoceny. Tato situace se nazývá kolize.
Protože kolize znehodnocuje přenášená data, základní algoritmus přístupu k médiu bylo
nutné rozšířit o detekci kolize a o následnou nápravu tohoto nežádoucího jevu. Detekce kolize
funguje takovým způsobem, že stanice během vysílání provádí současně i čtení dat z média a
porovnává vyslaná a přečtená data. Když jsou tato data stejná, potom je přenos v pořádku,
v opačném případě nastala kolize. V případě kolize každá stanice ještě dovysílá část rámce
tak, aby byl vyslán minimální počet bitů. Potom ukončí vysílání zůstane čekat po náhodně
zvolenou dobu a následně znovu opakují vysílání. Doba čekání musí být zvolena pro
jednotlivé stanice náhodně, aby znovu neprováděly testování média ve stejné době.
Výše popsaná přístupová metoda se často označuje anglickým výrazem Carrier Sense
Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD).

16 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně

4.3 Topologie sítě Ethernet

Topologie sítě označuje způsob propojení stanic v síti. Topologie se dělí na fyzickou a
logickou. Fyzická topologie označuje způsob konkrétního fyzického propojení stanic a
logická topologie označuje takový způsob propojení, jak to vidí protokol pro řízení přístupu
k médiu. V předchozím textu bylo uvedeno, že technologie Ethernet využívá sdílené médium.
Toto médium slouží jako společná sběrnice pro propojení stanic. Logická topologie Ethernetu
se nazývá sběrnicová a je znázorněna na Obr. 4.1.



Obr. 4.1 Příklad sběrnicové topologie

Fyzická topologie Ethernetu může být také sběrnicová (v případě starších verzí
využívajících koaxiální kabel) nebo hvězdicová (novější verze využívající strukturovanou
kabeláž). Příklad