Počítačová síť

Verze z 23. 4. 2012, 14:09

• co to je počítačová síť, důvod vzniku
• rozdělení počítačových sítí podle velikosti, rozlohy a účelu – LAN, MAN, WAN, VPN
• rozdělení počítačových sítí podle topologie – bus (sběrnice), star (hvězda), ring (kruh)
• rozdělení počítačových sítí podle technologie komunikace – Ethernet (verze), Token Ring
• rozdělení počítačových sítí podle komunikačního protokolu – TCP/IP, IPX/SPX, AppleTalk
• rozdělení počítačových sítí podle technologie zapojení – wired (metalické), optical (optické), wireless (bezdrátové)

	Je několik pohledů na to, co je vůbec síť

 Síť může být „oblak“ – zde se sleduje komunikace koncových uzlů a může fungovat několika způsoby (viz stránka číslo 5 a dále)  Může jít o soustavu vzájemně propojených sítí  Či může jít o množinu vzájemně propojených aktivních prvků (směrovačů,…)

	Počítačová síť (computer network) je souhrnné označení pro technické prostředky, které realizují spojení a výměnu informací mezi počítači. 

 Umožňují tedy uživatelům komunikaci podle určitých pravidel, za účelem sdílení využívání společných zdrojů nebo výměny zpráv.  V poslední době jsou všechny sítě postupně spojovány do globální celosvětové sítě internet, která používá sadu protokolů TCP/IP.  Počítačová síť se skládá z aktivních a pasivních síťových prvků.  Mezi pasivní síťové prvky patří kabeláž a konektory.  Mezi aktivní síťové prvky patří síťová karta, switch, router, firewall, apod.

	Existuje několik typů sítí dle rozsahu:

 PAN  Mají nejmenší rozlehlost, používají se pro propojení osobních elektronických zařízení  Jejich cílem není co nejvyšší přenosová rychlost, ale spíše odolnost proti rušení, nízká spotřeba energie či snadná konfigurovatelnost  Dosah většinou jen několik metrů (Wi-Fi, Bluetooth, IrDa)  LAN  Většinou je tato síť používána v rámci jedné budovy či několika budov, vzájemně spojenými  Má za úkol sdílení zařízení a služeb (síťové tiskárny, paměťová media…) a umožňovat vzájemnou komunikaci mezi uživateli  Používá se kroucená kabeláž, optické vlákno, bezdrátová síť  Rychlost 10Mb/s až 10Gb/s  MAN  Používají se k propojení sítí LAN v rámci městské zástavby  Přenáší data, hlas a obraz  Důraz je kladen na vysokou rychlost a spolehlivost  Mohou být soukromé i veřejné  WAN  Jsou užívány na velkou vzdálenost mezi koncovými uzly či stanicemi – lokální nebo metropolitní sítě  Síť obsahuje páteřní rozvody přenosu, které určují rychlost celosvětové sítě – typickým příkladem je Internet  Využívají se optická vlákna i bezdrátová technologie  Rychlosti 65kb/s až 10Gb/s

	Topologie sítí:

 Sběrnicová  Tato topologie patří k nejstarším, všechny stanice jsou připojeny na jedno přenosové médium. Dnes už se příliš nepoužívá.  Výhody: nezávislost stanic na výpadku jiné stanice, levné náklady takového řešení, snadné všesměrové vysílání  Nevýhody: při přerušení kabelu úplný výpadek sítě, nutnost vyřešení přístupu stanic k médiu (kdo bude vysílat)  Kruhová  Označuje logické zapojení, při němž je každý uzel spojen se dvěma dalšími tak, aby společně vytvořily kruh.  Výhody: nevznikají kolize, jednoduchý přenos dat  Nevýhody: data musí projít přes všechny uzle, což zvyšuje riziko poruchy, přerušením kruhu vzniká problém  Hvězdicová  Tato topologie je dnes jednoznačně nejpoužívanější. Její myšlenka spočívá v tom, že existuje centrální prvek, který spojuje všechny prvky. Dříve tím centrálním prvkem býval počítač, dnes je aktivní prvek (rozbočovač nebo směrovač).  Výhody: lehce rozšiřitelná struktura, výpadek libovolné stanice neznamená výpadek celé sítě  Nevýhody: velké množství kabelů, při výpadku centrálního prvku nefunguje celá síť  Stromová  Vychází z hvězdicové topologie. Používá se především v rozsáhlých počítačových sítích ve velkých firmách. Jednotlivé hvězdice často představují jednotlivá oddělení firmy, patra budovy nebo celé budovy.  Výhody: lze oddělovat provoz

	Metody řízení přístupů lze rozdělit na:

 Řízené (deterministické)  Je definován jednoznačný algoritmus určující, v jakém pořadí mohou stanice na medium přistupovat. Na medium nebude nikdy přistupovat více stanic současně. Řízené metody se dále ještě rozdělují na centralizované a decentralizované.  Centralizované – je vyhrazena jedna stanice, která ostatním přiděluje přístupy.  Decentralizovaná (distribuovaná) – stanice si předávají pověření (metoda logického kruhu), nebo je pravidelně vysílán rezervační rámec a jednotlivé stanice si rezervují pořadí vysílání.  Neřízené (nedeterministické)  V algoritmu přístupu na kanál hraje roli náhoda -náhodně volené časové prodlevy, tím vznikají kolize. Nemusí vždy vést k výsledku. Metody: Aloha, CSMA  Metoda CSMA poslouchá nosnou a pokud nikdo nevysílá, může začít vysílat ona. Ani CSMA nedokáže zabránit kolizím.

	Síť může fungovat několika způsoby:

 Spojovaně a nespojovaně  Spojovaná komunikace: • Nejprve se stran musí domluvit, že spolu vůbec chtějí komunikovat (mohou se domluvit i na dalších parametrech vzájemné komunikace) • Při navázání spojení je nalezena a vyznačena trasa přenosu • Poté probíhá vlastní komunikace – přenáší se celé bloky dat (pakety) po trase, která byla nalezena při navazování spojení • Na konci je spojení třeba zase ukončit (zrušit vyznačenou trasu)  Nespojovaná komunikace: • Komunikující mezi sebou nenavazují žádné spojení (neověřují si, že druhá strana chce komunikovat, nehledá se žádná jedna trasa mezi komunikujícími • Komunikace probíhá skrze zasílání samostatných zpráv • Na konci není třeba nic ukončovat  Spolehlivě a nespolehlivě  Spolehlivý přenos – ten, kdo data přenáší, považuje za svou povinnost postarat se o nápravu v případě chyb (případně si vyžádá nový přenos)  Nespolehlivý přenos – nepovažuje za svou povinnost postarat se o nápravu (poškozená data zahodí a pokračuje dál, či ani nezkoumá, zda jsou poškozená)  Na principu přepojování paketů či přepojování okruhů  Přepojování paketů: • Používají se hodně ve světě počítačů, požívají jej prakticky všechny datové sítě, méně jsou používány ve světě spojů (veřejné datové sítě) • K jednotlivým přenosům se využívá vždy celá dostupná přenosová kapacita pro všechny odesílatele i příjemce • Přenášená data musí být opatřena identifikací odesílatele a příjemce • Nelze přenášet jednotlivé byty, smysl má pouze blokový přenos (přenos paketů, rámců, buněk…) • Standardně jde o přenos „best effort“  Přepojování okruhů: • Používá se hodně ve světě spojů (například veřejná telefonní síť), avšak ve světě počítačů je používána málo (sériové komunikace například) • Týká se přidělování dostupné či disponibilní přenosové kapacity sítě • Z přenosové kapacity se vyjme tolik, o kolik si komunikující strany řeknou – je přidělena do výlučného použití (pokud ji nevyužijí, nemůže být přepuštěna někomu jinému, kdo by ji potřeboval), je jim garantována a je také uživatelům naúčtována • Komunikující mají mezi sebou přímé spojení  Stylem „best effort“ či s garancí kvality služeb (Quality of Service)  „Best effort“ • Způsob přenosu, kdy je „měřeno všem datům stejně“ • Přenos má negarantovaný charakter (síť se snaží vyhovět všem požadavkům na přenos, dokud její zdroje stačí, pokud zdroje přestávají stačit, jsou požadavky kráceny všechny stejně)  S garancí kvality služeb (QoS) • Přenosová síť dokáže rozlišovat mezi jednotlivými přenosy a nabízet jim různou kvalitu přenosu • Rezervace zdrojů – potřebné zdroje jsou rezervovány jen pro jeden příslušný přenos a nemůže je využívat nikdo jiný • Nemusí představovat žádnou garanci, ale jen určitou přednost formou prioritizace (některé přenosy mají přednost před jinými)  Blokovým či proudovým způsobem  Blokový přenos: • Data se přenáší po blokách (každý blok se přenáší jako celek) • Existuje několik druhů označení bloků: o Paket (packet) – blok dat, přenášený na úrovni síťové vrstvy (velikost je proměnná, ale shora omezená) o Rámec (frame) – blok dat, přenášený na úrovni linkové vrstvy (velikost je proměnná, ale shora omezená) o Buňka (cell) – malý blok fixní velikosti, obvykle přenášený na úrovni linkové vrstvy o Diagram – paket přenášený nespojovaným způsobem o Zpráva (message) – blok dat, přenášený na úrovni aplikační vrstvy  Proudový přenos: • Komunikující strany si předávají data jako proud bitů/bytů (po jednotlivých bitech, bytech či znacích, nemusejí být shromažďována do větších celků – bloků, nemusejí být explicitně adresována)