Počítačové sítě – rozcestník

Rozcestník kategorie: o čem předmět je, kdy se podle ŠVP učí, co si z něj určitě zapamatovat, kde je které téma a které maturitní okruhy pokrývá.

O předmětu

Jak se počítače a další zařízení propojují, jak si vyměňují data a jak se síť navrhuje, nastavuje, zabezpečuje a opravuje.
Postupuje „zdola nahoru“ po vrstvách síťového modelu: signály a kabely → Ethernet a switche → IP adresy a směrování → protokoly a služby (DNS, DHCP, web, pošta).
Teorie se procvičuje prakticky: zapojení strukturované kabeláže, konfigurace switchů a routerů Cisco, simulace v Packet Traceru, diagnostika utilitami TCP/IP.
Je základem pro operační systémy (síťové služby serverů) a kybernetickou bezpečnost.

Ročníky a hodiny podle ŠVP

Ročník	Hodin týdně	Obsah (ŠVP §4.9.4)
2.	1	Booleova algebra; základní pojmy: útlum, šířka pásma, sériový a paralelní přenos, zabezpečovací kódy, komprese, modulace, multiplex, přepojování okruhů a paketů
3.	1 (33 h za rok)	členění sítí, ISO/OSI a TCP/IP, technické vybavení LAN, TCP/IP a adresování, diagnostika, bezpečnost – podrobně v tematickém plánu
4.	2	bezdrátové technologie, připojení počítače k síti a síťové služby, návrh a realizace jednoduché sítě se serverem, opakování

Plné znění výstupů je v přehledu ŠVP. Síťové služby 4. ročníku (DHCP, DNS, sdílení, SSH, server) prakticky rozebírá kategorie operační systémy.

Co si určitě zapamatovat

Vrstvy ISO/OSI zdola: fyzická, linková, síťová, transportní, relační, prezentační, aplikační. TCP/IP má 4: síťového rozhraní, síťová, transportní, aplikační.
PDU: bit → rámec (MAC adresa, switch) → paket (IP adresa, router) → segment (port; TCP/UDP) → data.
TCP je spojovaný a spolehlivý (three-way handshake SYN, SYN+ACK, ACK), UDP nespojovaný a rychlý. Porty: 20/21 FTP, 22 SSH, 23 Telnet, 25 SMTP, 53 DNS, 67/68 DHCP, 80 HTTP, 110 POP3, 143 IMAP, 443 HTTPS.
DHCP přiděluje adresu, masku, bránu a DNS postupem DORA (Discover, Offer, Request, Ack). ARP zjistí MAC adresu k IP adrese. DNS překládá jména na adresy (port 53, hierarchie kořen → TLD → doména).
MAC adresa 48 bitů (první 3 bajty OUI výrobce), broadcast FF-FF-FF-FF-FF-FF. IPv4 32 bitů, IPv6 128 bitů.
Třídy IPv4: A 1–126 (/8), B 128–191 (/16), C 192–223 (/24), D multicast 224–239, E 240–255. Počet hostů $2 n - 2$ .
NetID = část zařízení samé nuly, broadcast = samé jedničky; velikost bloku = 256 − hodnota masky v oktetu.
Privátní adresy: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16; loopback 127.0.0.1 a ::1; APIPA 169.254.0.0/16. Do Internetu je přeloží NAT/PAT.
Ethernet: rámec 64–1 518 B (data 46–1 500 B, MTU 1 500), CSMA/CD jen v polovičním duplexu; kroucená dvoulinka max. 100 m, Cat 5e pro 1 Gb/s, Cat 6A pro 10 Gb/s. Wi-Fi používá CSMA/CA.
Hub – 1. vrstva, jedna kolizní doména; switch – 2. vrstva, tabulka MAC, kolizní doména na port; router – 3. vrstva, směrovací tabulka, odděluje broadcastové domény.
TTL se na každém routeru sníží o 1, při 0 se datagram zahodí (na tom stojí tracert). Router volí trasu s nejdelším prefixem, mezi zdroji s nejnižší AD (statická 1, OSPF 110, RIP 120).
Přepojování okruhů = vyhrazená kapacita (telefon), paketů = sdílené linky (Internet); multiplex frekvenční, časový, statistický, vlnový.

Témata kategorie

Základy a modely

Hardware a lokální sítě

Síťová vrstva a adresování

Služby, rozlehlé sítě a provoz

Praxe a doplňky

Maturitní okruhy

Kompletní seznam je v maturitních okruzích IT. Této kategorie se týkají okruhy 1–6:

Okruh	Stránky
1) Počítačová síť	definice, dělení, výpočetní model, technická dokumentace
2) Síťový model	standardizace, ISO/OSI a TCP/IP, protokoly, datagram a rozbor paketu
3) IP adresace IPv4 a IPv6	IPv4, CIDR a VLSM, IPv6, DHCP
4) Routování mezi sítěmi, provoz globální sítě	směrování, NAT, DNS, Internet a IoT
5) Informace v počítačových sítích	informace, signály a přenosový kanál
6) Hardware počítačových sítí a Ethernet	pasivní prvky, aktivní prvky a MAC, Ethernet

Síťová témata se objevují i v okruzích kybernetické bezpečnosti (útoky na síť, DNS, protokoly vzdáleného přístupu) – viz bezpečnost, správa a diagnostika.

Cvičné písemky

Otázky tří písemek k maturitním okruhům (body v závorce). U každé otázky je odkaz na stránku s odpovědí.

Okruhy 1 a 2 – počítačová síť a síťový model

Definujte počítačovou síť. (1 b) – definice
Rozdělte počítačové sítě. (5 b) – dělení sítí
Jaké druhy topologií počítačových sítí máme? (2 b) – topologie
Zakreslete tři nejčastější fyzické topologie sítí. (3 b)
Jaké výpočtové modely (přístupy k počítači) znáte? (3 b) – výpočetní model
Zakreslete schematické značky technické dokumentace sítě (datová zásuvka, kabeláž, průchodka zdí, průchodka stropem / podlahou…). (5 b) – technická dokumentace
Jaké náležitosti musí mít technická dokumentace? (12 b) – technická dokumentace
Jaké standardy znáte? (4 b) – standardizace
Zakreslete všechny vrstvy ISO/OSI a porovnejte je s TCP/IP. (11 b) – ISO/OSI a TCP/IP
Co je linkový broadcast, na které vrstvě se s ním setkáme a které zařízení s ním pracuje? (3 b) – Ethernet a LAN
Který protokol zjistí MAC adresu vzdáleného počítače? (1 b) – protokoly TCP/IP
Na které vrstvě se směruje a které zařízení to provádí? (2 b) – směrování
Co znamenají zkratky DHCP, DNS a FTP a kde se tyto protokoly používají? (6 b) – protokoly TCP/IP

Okruhy 3 a 4 – IP adresace a routování

Jaké jsou třídy IP adres a jejich vlastnosti? (10 b) – třídy adres
K čemu slouží DHCP server, co musí být nastaveno a co znamená zkratka? (5 b) – DHCP
Uveďte rozsahy privátních IP adres ve všech třídách. (3 b) – privátní adresy
Co znamená unicast, broadcast a anycast a ve které verzi IP existují? (6 b) – druhy vysílání, IPv6
Co je CIDR? Uveďte příklad IP adresy. (2 b) – CIDR
Uveďte příklad IPv6 adresy. (2 b) – IPv6
Spočítejte masku, NetID a broadcast pro adresu 1.2.3.4, má-li síť pojmout 129 počítačů. (3 b) – 129 zařízení potřebuje 8 bitů pro zařízení ( $28 - 2 = 254$ , sedm bitů by dalo jen 126), maska /24 = 255.255.255.0, NetID 1.2.3.0, broadcast 1.2.3.255
Jaký aktivní prvek propojuje sítě? Napište jeho vlastnosti. (3 b) – aktivní prvky
Jaké údaje obsahuje routovací tabulka? (7 b) – routovací tabulka
Co znamenají zkratky NAT a PAT, jaké jsou varianty? Uveďte příklad. (4 b) – NAT
Co znamená DNS, jak služba pracuje a jaké jsou typy záznamů? Uveďte příklad. (3 b) – DNS
Jak chápete pojem Internet věcí? (bez bodů) – Internet věcí

Okruhy 2, 5 a bezpečnost – protokoly a přenos informace

Vyjmenujte nejdůležitější položky hlavičky IPv4 a jejich význam. (5 b) – hlavička IPv4
Co znamená TCP a které služby ho používají? (5 b) – protokoly TCP/IP
Počítač pošle ping czc.cz a s cílem ještě nekomunikoval – co se stane, aby odpověď došla zpět? (4 b) – DNS, ARP, ICMP
Jaké programy a příkazy použijete k analýze provozu v síti? (4 b) – diagnostika
Jaké šifrovací protokoly znáte a které služby je používají? (4 b) – bezpečnost sítě
Co je asymetrická šifra? (2 b) – šifrování
Co všechno je potřeba na počítačové síti zabezpečit? (8 b) – bezpečnost sítě
Jaký je rozdíl mezi daty a informacemi? (2 b) – informace a data
Nakreslete a popište analogový a digitální signál. (4 b) – signál
Popište nebo zakreslete paralelní a sériový přenos dat. (4 b) – způsoby přenosu
Jaké druhy multiplexingu znáte? (3 b) – multiplex
Zakreslete frekvenční multiplex. (2 b) – multiplex
Zakreslete všechny typy modulace. (4 b) – modulace

Co je jen okrajové

Historické technologie – koaxiální Ethernet (10BASE5, 10BASE2), Token Ring, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, ISDN: stačí vědět, co byly a čím je nahradily.
Podrobnosti přepínání – stavy portů STP, VTP, EtherChannel: nad rámec maturitních okruhů, hodí se k praxi.
Detaily směrovacích protokolů (typy paketů EIGRP, oblasti OSPF, BGP) – stačí rozlišit statické a dynamické směrování, distance-vector a link-state a znát RIP a OSPF.
Příkazová karta Cisco IOS – referenční přehled k laboratorním cvičením, ne k učení nazpaměť.
Booleova algebra – patří do 2. ročníku podle ŠVP, ale v maturitních okruzích není.
Hlavičky TCP, DHCP a IPv6 pole po poli – stačí vědět, k čemu slouží nejdůležitější pole (porty, příznaky, TTL, Protocol, adresy).