Počítačová síť

Dotazované požadavky u maturity:

• 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 a řízení přístupu (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.

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,velikosti a účelu:

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:

Paket (packet) – blok dat, přenášený na úrovni síťové vrstvy (velikost je proměnná, ale shora omezená).

Rámec (frame) – blok dat, přenášený na úrovni linkové vrstvy (velikost je proměnná, ale shora omezená).

Buňka (cell) – malý blok fixní velikosti, obvykle přenášený na úrovni linkové vrstvy.

Diagram – paket přenášený nespojovaným způsobem.

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).