Summary of Fundamentals of Computer Networking

## Úvod Tento materiál je určený pre strednú školu a poskytuje prehľad základov Ethernetu a niektorých vlastností TCP/IP súvisiacich s prenosom rámcov a segmentov. Rozdelíme komplexné pojmy do jednoduchých častí, uvedieme praktické príklady a porovnania, aby ste si ľahšie zapamätali dôležité rozdiely. ## Základné pojmy > MAC (Media Access Control) je subvrstva, ktorá riadi prístup k média, zapuzdruje dáta do rámcov a používa fyzickú adresu (MAC adresu) na doručenie v lokálnej sieti. > FCS (Frame Check Sequence) je pole v rámci Ethernetového rámca používané na detekciu chýb pomocou kontrolného súčtu. ## Typy prepínania (switching) ### Store-and-forward (ulož a dopredu) - Switch prijme celý rámec, vypočíta FCS a porovná s prijatým FCS. - Ak FCS nesúhlasí, rámec sa zahodí. - Podporuje režimy, ktoré vyžadujú plnú kontrolu integrity pred odoslaním. Príklad: Po prijatí rámca so zmenenými bitmi pri kolízii switch vykoná FCS kontrolu a zahodí chybný rámec, čím zabráni šíreniu chýb v sieti. ### Cut-through (priečne prepínanie) - Switch začne preposielať rámec hneď po prečítaní cieľovej MAC adresy (bez kontroly FCS). - Nízka latencia, ale chyby sa môžu ďalej šíriť. Varianty cut-through: - fast-forward: čo najrýchlejšie odoslanie rámca po rozpoznaní destinácie. - fragment-free: switch čaká na prvých 64 bajtov (oblasť najčastejších zrážok) pred preposlaním, čím znižuje šancu na preposlanie poškodenej časti. ### Prechod medzi režimami - Swith môže monitorovať chybovosť portu; pri prekročení prahovej hodnoty sa môže port prepínať zo cut-through do store-and-forward a späť, keď sa chybovosť zníži. Did you know that store-and-forward switching performs FCS checking and drops frames with mismatched FCS, while cut-through does not perform FCS checking and therefore can forward corrupted frames? ## Funkcie Ethernet MAC subvrstvy - **Dáta zapuzdrenie (data encapsulation):** zahŕňa rámcovanie, pridanie adries a pole FCS. - **Prístup k médiu (media access):** riadenie NIC a rozhodovanie, kedy môže zariadenie vysielať. > MAC subvrstva je zodpovedná za zapuzdrenie dát do Ethernetových rámcov a za spôsob prístupu k fyzickému médiu. Tabuľka: Porovnanie vybraných funkcií | Funkcia | Popis | |---|---| | Error detection (kontrola chýb) | FCS pole v rámci, kontrola pri store-and-forward | | Frame delimiting (ohraničenie rámca) | Predvolený formát rámca určuje začiatok a koniec | | Accessing the media | Riadenie vysielania cez NIC | ## Polia rámca a ich účel - Adresovanie: pomáha smerovať rámec k cieľu (MAC adresa). - Error detection: pole FCS kontroluje poškodenie rámca. - Type: určuje vyššiu vrstvu (napr. ktorý Layer 3 protokol) a používajú ho LLC. - Frame start: identifikuje začiatok rámca. > Pole "type" v rámci je používané LLC na identifikáciu protokolu sieťovej vrstvy, ktorý nasleduje. ## IPv6 a subnet ID (krátka ukážka) Príklad adresy: 2001:DA48:FC5:A4:3D1B::1/64 - Prefix /64 určuje prvých 64 bitov siete a podsieť. - Štvrté pole hexadecimálnych skupín (tu: A4) je považované za časť, ktorá tvoria subnet ID. > Subnet ID pre adresu 2001:DA48:FC5:A4:3D1B::1/64 je 2001:DA48:FC5:A4::/64. Fun fact: V praxi sa pre IPv6 často používa prefix /64 pre väčšinu lokálnych sietí, pretože štandardy a mnohé funkcie (ako SLAAC) predpokladajú práve /64. ## Adresy: IP vs MAC Tabuľka charakteristík | Charakteristika | IP adresa | MAC adresa | |---|---:|---:| | Nachádza sa v | Layer 3 hlavičke | Layer 2 hlavičke | | Rozdelenie | separovaná na sieťovú časť a identifikátor | rozdelená na OUI a unikátny identifikátor | | Dĺžka | 32 alebo 128 bitov (IPv4/IPv6) | 48 bitov | ## Sieťové porty a známe služby - Destinačný port 143 = IMAP (Internet Message Access Protocol) — služba pre pristupovanie k emailom na serveri. > Port 143 je štandardne pridelený pre protokol IMAP, ktorý klientom umožňuje prehliadať a spravovať e-maily na vzdialenom serveri.