# 19 — Aktivní prvky sítí > [!abstract] O tématu > ==**Aktivní prvky**== = ==**zařízení, která aktivně zpracovávají, řídí nebo zesilují signál v síti**==. Potřebují napájení a ovlivňují tok dat. Slouží k ==**zvýšení počtu stanic, zvětšení dosahu sítě, propojení různých kabeláží, filtraci paketů a propojení sítí různé architektury**==. > [!info] Maturitní otázka > **a)** Rozdělení a vlastnosti podle ISO/OSI · **b)** Aktivní prvky na jednotlivých vrstvách · **c)** Principy přepínání a směrování · **d)** Směrovací algoritmy · **e)** Diagnostika sítí --- ## a) Rozdělení podle ISO/OSI ==**Každý aktivní prvek pracuje na určité vrstvě ISO/OSI**== a podle toho ví, co s daty dělat. | Vrstva ISO/OSI | Co prvek vidí | Příklady prvků | |---|---|---| | ==**L7 Aplikační**== | obsah aplikace | aplikační brány, proxy server | | ==**L4 Transportní**== | porty, spojení | gateway, některé firewally | | ==**L3 Síťová**== | IP adresy | **router (směrovač)** | | ==**L2 Linková**== | MAC adresy, rámce | **switch, bridge, síťové karty** | | ==**L1 Fyzická**== | jen bity | **hub, repeater, transceiver, modem** | --- ## b) Aktivní prvky na jednotlivých vrstvách ### L1 — Fyzická vrstva #### Repeater (opakovač / zesilovač) ==**Nejjednodušší ze všech prvků**==. Pouze ==**zesiluje procházející signál**== a posílá dál. - ==**Zvětšení rozsahu sítě**==, zvýšení počtu stanic, prodloužení kabeláže - ==**Propouští provoz do všech segmentů**== (nefiltruje) - často kombinován s převodníkem nebo mostem #### Transceiver (převodník) ==**Funguje jako repeater**==, ale navíc umí ==**převést jeden typ kabelu na druhý**==. - z tenkého koax na tlustý - z ==**mnohavidového vlákna na jednovidové**== - z kroucené dvoulinky na optiku (např. 1000BaseTX → 1000BaseSX) #### Hub (rozbočovač / concentrator) ==**Multi-port repeater**== — vše, co přijde na jeden port, **rozešle na všechny ostatní**. - ==**Nezbytný ve hvězdicové topologii**== (dnes nahrazen switchem) - vytváří ze ==**sdíleného média jedinou kolizní doménu**== - jinak funguje jako repeater (zesiluje signál) - ==**V dnešní době se již téměř nepoužívá**== #### Modem ==**Modulator/Demodulator**== — převádí digitální data na analogový signál pro telefonní/kabelovou linku a zpět. DSL, kabelový, mobilní (4G/5G). ### L2 — Linková vrstva #### Bridge (most) ==**Pracuje s rámci**== (ne s bity) a vyhodnocuje je podle ==**MAC adresy**==. - ==**Propojuje segmenty stejné architektury**== (např. dva segmenty Ethernetu) - ==**Neumí spojit segmenty různé architektury**== (např. Ethernet a Token Ring) - udržuje ==**tabulku adres**== a podle ní filtruje rámce - ==**„cizí" rámce nepustí**== → nižší zatížení sítě, rychlý - ==**rozděluje kolizní domény**== (oproti opakovači, který šíří vše) #### Switch (přepínač) ==**Někdy nazýván „víceportový most"**== — most, který umí větvit signál. - ==**Určen pro hvězdicovou topologii**==, nahrazuje huby - pracuje s ==**MAC adresami**== (CAM tabulka) - ==**posílá data jen na cílový port**== - ==**každý port = vlastní kolizní doména**== (počet domén = počet portů) - provoz jednoho segmentu neovlivní ostatní → ==**standard pro LAN**== #### Access Point (AP) ==**Bezdrátový most**== mezi Wi-Fi klienty a kabelovou LAN. ### L3 — Síťová vrstva #### Router (směrovač) ==**Univerzální zařízení**==. Pracuje s ==**IP adresami**== a ==**propojuje sítě s různou architekturou**== (např. Ethernet a Token Ring) → zajišťuje ==**konverzi formátu rámců**==. - ==**Segmentuje síť na podsítě**==, zajišťuje přístup na WAN - ==**Provádí směrování paketů (routing)**== — hledá nejkratší cestu na základě ==**směrovací tabulky**== - ==**Musí znát topologii sítě**== a adresy sítí - má ==**vlastní adresu**== — je v síti „vidět" - může obsahovat firewall pro filtraci paketů - ==**Nevýhody**==: dražší a pomalejší než bridge - domácí ==**Wi-Fi router**== = router + switch + AP + modem v jednom ### L4 a vyšší vrstvy #### Gateway (brána) ==**Rozhraní mezi dvěma sítěmi**==, které mohou používat ==**odlišné protokoly**== a komunikační formáty. #### Firewall ==**Filtruje provoz**== podle předem definovaných pravidel (porty, IP, protokoly). Obvykle na ==**L3 a L4**==. #### Proxy server ==**Prostředník**== mezi klientem a cílovým serverem. Filtrování obsahu, optimalizace přenosu, cache. #### Load balancer ==**Rozděluje zátěž**== mezi více serverů → optimalizuje dostupnost a výkon. --- ## c) Principy přepínání a směrování ### Typy přepínání (switching) | Typ | Princip | Použití | |---|---|---| | ==**Circuit switching**== (přepínání okruhů) | vytvoří se ==**fyzický spoj**== mezi zařízeními po celou dobu komunikace | starší telefonní sítě | | ==**Packet switching**== (přepínání paketů) | data rozdělena do ==**paketů**==, každý může jít jinou cestou | ==**moderní sítě, internet**== | | ==**Message switching**== (přepínání zpráv) | data se přenáší jako celé zprávy, každý uzel je celé uchová | specializované systémy | ### Přepínání rámců na switchi (L2) ==**Switch udržuje CAM tabulku**==: MAC adresa → port. 1. PC A pošle rámec → switch 2. ==**Switch si zapamatuje MAC adresu A**== a port, na kterém přišel 3. Vyhledá cílovou MAC v tabulce 4. ==**Pošle jen na cílový port**== (jiné porty nedostanou nic) 5. Pokud neví cíl → broadcast (rozešle všem) ### Směrování (routing) — L3 ==**Router má routing table**==: cílová síť → další skok (next hop) + výstupní rozhraní. Každý router přečte IP a najde **next hop**. ### Statické vs dynamické směrování - ==**Statické**== — ručně nakonfigurované administrátorem. ==Jednoduché, nízké nároky==, ale ==necitlivé na změny==. - ==**Dynamické**== — rozhodnutí automatická na základě směrovacích protokolů. ==Pružné==, ale ==náročnější na zdroje==. ### Centralizované vs decentralizované - ==**Centralizované**== — jedna centrální entita rozhoduje pro celou síť (menší sítě). - ==**Decentralizované**== — rozhodnutí distribuována mezi zařízení (==většina moderních sítí včetně internetu==). --- ## d) Směrovací algoritmy / protokoly ### Matematické algoritmy - ==**Dijkstraův algoritmus**== — najde ==**nejkratší cestu mezi dvěma uzly**== v grafu s ==**nezápornými**== hranami. Používá se v OSPF. - ==**Bellman-Fordův algoritmus**== — také hledá nejkratší cestu, ale ==**zvládne i negativní váhy**==. ### Typy směrování podle principu - ==**Link State (stav spojení)**== — každý směrovač sbírá informace o ==**všech spojeních v síti**== a sdílí je s ostatními. Příklad: ==**OSPF**==. - ==**Distance Vector (vzdálenostní vektor)**== — každý směrovač udržuje tabulku ==**vzdáleností ke všem ostatním**==. Příklad: ==**RIP**==. ### Hlavní dynamické protokoly | Protokol | Typ | Použití | |---|---|---| | ==**RIP**== (Routing Information Protocol) | distance-vector | malé sítě, jednoduchý | | ==**OSPF**== (Open Shortest Path First) | link-state (Dijkstra) | **střední/velké firemní sítě** | | ==**EIGRP**== | hybridní (link-state + distance-vector) | ==**Cisco sítě**== | | ==**BGP**== (Border Gateway Protocol) | path-vector | ==**páteř Internetu**== — směrování mezi autonomními systémy (AS) | --- ## e) Diagnostika sítí ### Základní příkazy | Příkaz / nástroj | Co dělá | |---|---| | ==**`ping`**== | testuje **dostupnost** uzlu (ICMP echo), měří odezvu | | ==**`tracert`** / `traceroute`== | sleduje **cestu paketu** přes routery (hopy) | | ==**`ipconfig`** / `ifconfig`== | zobrazí **IP konfiguraci** | | ==**`nslookup`**== | DNS dotaz — překlad názvu na IP | | ==**`netstat`**== | otevřené porty, aktivní spojení, statistiky | | ==**`arp -a`**== | ARP tabulka (MAC ↔ IP) | ### Pokročilé nástroje - ==**Wireshark**== — analyzátor síťového provozu, ==**zachytává a analyzuje pakety v reálném čase**== - ==**IPerf**== — měří ==**šířku pásma a výkon sítě**== generováním testovacího provozu - ==**Syslog**== — standardizovaný protokol pro ==**sběr logů**== ze síťových zařízení - ==**SNMP**== (Simple Network Management Protocol) — protokol pro ==**monitorování a správu**== síťových prvků - ==**Port scanning**== — identifikuje otevřené/uzavřené porty, dostupné služby - ==**Firewall + antivirus**== — blokování neautorizovaného / škodlivého provozu ### Postupná diagnostika 1. **Kabel a port** — svítí kontrolka na NIC, RJ-45 zapojeno? 2. **Síťová karta** — má IP? (`ipconfig`) 3. **Lokální síť** — ping na bránu 4. **Internet** — ping na 8.8.8.8 5. **DNS** — `nslookup google.com` 6. **Cesta** — `tracert google.com` ukáže, kde paket umírá 7. **Aplikace** — funguje konkrétní služba? --- ## Shrnutí > [!summary] Co si pamatovat > **a) Dělení podle ISO/OSI:** ==**L1 (repeater, transceiver, hub, modem), L2 (bridge, switch, AP), L3 (router), L4+ (gateway, firewall, proxy, load balancer)**==. > **b) Prvky:** ==**repeater**== zesiluje, ==**transceiver**== převádí typ kabelu, ==**hub**== rozesílá všem (zastaralé). ==**Bridge**== filtruje rámce podle MAC, propojuje stejnou architekturu. ==**Switch**== = víceportový most, CAM tabulka, každý port = vlastní kolizní doména. ==**Router**== = IP, směrovací tabulka, propojuje různé architektury, dělá konverzi rámců. > **c) Switching:** ==circuit (telefon), packet (internet), message==. Switch podle MAC (L2), router podle IP (L3). Statické vs dynamické, centralizované vs decentralizované. > **d) Algoritmy:** ==**Dijkstra**== (nezáporné váhy, OSPF), ==**Bellman-Ford**== (i záporné). Protokoly: ==**RIP** (distance-vector), **OSPF** (link-state), **EIGRP** (hybridní, Cisco), **BGP** (mezi AS, internet)==. > **e) Diagnostika:** ==**`ping`, `tracert`, `ipconfig`, `nslookup`, `netstat`, `arp`**==. Pokročilé: ==**Wireshark, IPerf, Syslog, SNMP, port scan**==. Postup: kabel → IP → brána → Internet → DNS → aplikace.