Transcript Počítačové siete

Počítačové siete
Úvod do počítačových sietí
a prezentácia programu
QualNet Simulator
Úvod do problematiky
počítačových sietí
História
počítačových sietí
Prečo počítačová sieť?
Typy počítačových sietí
Referenčné modely
Aktívne prvky
QualNet Simulator
História počítačových sietí
Siaha približne do polovice 80-tych rokov, keď počítače medzi
sebou začali komunikovať pomocou modemov.
To umožňovalo zdieľanie malých súborov medzi počítačmi
a tento typ spojenia sa označoval ako point-to-point
(bod-bod). Nevýhodou bola potreba jedného modemu
na každé spojenie. Ak sa chceli piati ľudia dostať na BBS
(bulletin board system), ten musel mať 5 modemov
a 5 telefónnych liniek. Nevýhodou modelu BBS bolo aj to,
že nie každý vedel o existencii daného BBS.
História počítačových sietí
V rokoch 1960-1990 americké ministerstvo obrany vyvinulo
veľkú a spoľahlivú sieť, ktorá slúžila na vojenské a vedecké
účely. Táto sieť fungovala na inom princípe ako spojenia
point-to-point, pretože umožňovala prepojenie mnohých
počítačov rozličnými cestami. Z jedného počítača sa dalo
dostať na mnohé iné počítače súčasne. Vznikli základy
dnešného internetu a počítačových sietí.
Prečo počítačová sieť?
Výhody:


Zdieľanie hardvérových
prostriedkov počítača
Pripojenie viacerých
počítačov k internetu
Nevýhody:


Finančná náročnosť
siete
Náklady na správu
siete
Zdieľanie hardvérových
prostriedkov počítača
Mnohé aplikácie potrebujú na svoju prevádzku mimoriadne
výkonný hardvér. Ak aplikácia beží len na serveri,
prostredníctvom siete dokážeme pracovať so serverom,
akoby sme pracovali na svojom počítači. Pokiaľ je zapojená
do siete tlačiareň, môžeme na nej tlačiť, akoby bola pripojená
k nášmu počítaču.
Pripojenie viacerých počítačov
k internetu
Bolo by to možné aj bez existencie počítačovej siete,
ale v mnohých prípadoch je takéto riešenie neefektívne,
pretože za každý počítač by sme museli platiť poplatky
nášmu poskytovateľovi. Ak máme počítačovú sieť, môžeme
využívať pripojenie k internetu prostredníctvom servera
(prípadne len pomocou smerovača a prepínača).
Finančná náročnosť
vybudovania siete
Vybudovanie malej počítačovej siete (napr. do 5 počítačov)
nie je finančne náročné. Ak neuvažujeme o pripojení takejto
siete k internetu a chceme ju využívať len občas, sú náklady
na vybudovanie rádovo do tisíc korún pri použití lacných
aktívnych zariadení a lacnej kabeláže. Pokiaľ by sme však
chceli použiť profesionálne aktívne zariadenia, mohla by sa
cena vyšplhať rádovo až na desaťtisíce korún.
Náklady na správu siete
Pokiaľ nie sme odborníkom v oblasti sietí, je dobré mať
niekoho, kto sa bude o sieť starať, hlavne ak ju plánujeme
pripojiť aj k internetu. Ceny služieb odborníkov v takejto
oblasti sú však pomerne vysoké. No ak si na to trúfame,
môžeme si svoju sieť spravovať aj sami.
Typy počítačových sietí
Podľa rozsiahlosti:
 LAN
 MAN
 WAN
Podľa použitej topológie:
 zbernica - bus
 hviezda a rozšírená hviezda
 kruh
 hierarchická topológia
 slučková topológia
Typy počítačových sietí
podľa rozsiahlosti
LAN (Local Area Network) – sú to najmenšie siete. Počet
počítačov v takejto sieti sa pohybuje rádovo v desiatkach
počítačov. Na prepojenie v rámci budovy sa využíva
štruktúrovaná kabeláž a na prepojenie budov štruktúrovaná
kabeláž aj optické vklákna. Rovnako sú použiteľné
aj bezdrôtové spoje. Dosahované prenosové rýchlosti
sa pohybujú na úrovni do 10 Mbit/s.
Typy počítačových sietí
podľa rozsiahlosti
MAN (Metropolitan Area Network) – metropolitné siete
predstavujú tzv. strednú vrstvu a pokrývajú siete väčších
podnikov. Iným príkladom môžu byť mestské siete, ktoré
už nie sú výnimočné ani na Slovensku. Počet počítačov
sa pohybuje rádovo v stovkách a používajú sa zvyčajne
prenosové rýchlosti 100 Mbit/s.
Typy počítačových sietí
podľa rozsiahlosti
WAN (Wide Area Network) – siete, schopné pokrývať územia
geograficky veľmi rozľahlé. Príkladom siete WAN môže byť
firma s centrálou v Paríži a pobočkami po celom svete.
Najlepším príkladom siete WAN je internet, ktorý spája veľa
sietí typu MAN a LAN. Siete WAN používajú rozličné
technológie, napr. ISDN, xDSL, Frame-Relay, ale aj
technológiu SONET (synchronous optical network) –
synchrónnu optickú sieť. Prenosové rýchlosti sú menšie ako u
LAN, no v prípade použitia optických vlákien je 1-10 Gbit/s.
Typy počítačových sietí
podľa použitej topológie
Zbernica – bus
Nevyužíva žiadne aktívne zariadenia.
Počítače sú prepojené koaxiálnym káblom
tak, že kábel vychádzajúci z jedného
počítača je zapojený do susedného počítača.
Podmienkou je, aby kábel bol na oboch
koncoch ukončený tzv. ukončovačom –
terminátorom, ktorý zabraňuje odrazu vlny
na konci vedenia. Táto topológia
sa už v súčasnosti nepoužíva.
Typy počítačových sietí
podľa použitej topológie
Hviezda (star) a rozšírená hviezda
(extended star)
Každý počítač je pripojený do aktívneho
prvku – rozbočovača (hub) alebo prepínača
(switch). Do aktívneho zariadenia sa
počítače pripájajú pomocou štruktúrovanej
kabeláže – krútenej dvojlinky (UTP, STP).
Výhodou je štruktúrovanosť a teoretická
maximálna prenosová rýchlosť. Je to
najpoužívanejšia topológia.
Typy počítačových sietí
podľa použitej topológie
Kruh (ring)
Počítače sú zapojené tak, že sieť tvorí
uzatvorenú slučku – kruh. Prvý počítač
je spojený s posledným. Táto topológia
sa využíva v sieťach Token Ring a FDDI.
Typy počítačových sietí
podľa použitej topológie
Hierarchická topológia (tree)
Nie je to samostatná topológia, skôr
kombinácia iných topológií. Využíva sa
na spojenie viacerých menších lokálnych
sietí do jednej siete väčšieho rozsahu.
Typy počítačových sietí
podľa použitej topológie
Slučková topológia (mesh)
V tejto topológii je každá stanica spojená
s každou stanicou, ale takmer vôbec
sa nevyužíva. Jediným možným využitím
je zabezpečenie maximálnej spoľahlivosti
takejto siete.
Referenčné modely
Model OSI - vrstvy:
Model TCP/IP - vrstvy:
Aplikačná
Web-aplikácia
Prezentačná
HTTP
Relačná
80
Transportná
TCP
Transportná
Sieťová
IP
Internetová
Dátová
Ethernet
Fyzická
CAT5
Aplikačná
Sieťové rozhranie
Referenčný model OSI - vrstvy


Fyzická vrstva – najnižšia vrstva, ktorá zahŕňa prenosové
médium, konektory a pod. Na tejto vrstve sa dáta rozlišujú
na jednotlivé bity – nuly alebo jednotky.
Dátová vrstva – na tejto vrstve sa uskutočňuje spoľahlivý
prenos dát na danom médiu. Zabezpečuje konektivitu
a výber cesty medzi jednotlivými počítačmi. Na tejto vrstve
sa nachádza fyzická adresa, tzv. MAC (Media Access
Control). Dáta tvoria tzv. frames – rámce.
Referenčný model OSI - vrstvy


Sieťová vrstva – na tejto vrstve sa nachádza sieťová
adresa – adresa IP. V spolupráci s dátovou vrstvou
zabezpečuje spoľahlivý prenos dát po prenosovom médiu
a snaží sa preniesť dáta k adresátovi. Na tejto vrstve
sa tvoria dáta – pakety.
Transportná vrstva – je veľmi dôležitá, pretože začína,
udržiava a ukončuje virtuálne okruhy, okrem toho sa stará
o rozpoznanie a opravu chýb pri prenose. Dáta sú
reprezentované segmentmi.
Referenčný model OSI - vrstvy

Relačná vrstva – sa stará o začatie, manažovanie
a ukončovanie spojení medzi jednotlivými aplikáciami.
Pokiaľ chceme prezerať nejakú webovú stránku, práve
táto vrstva (v spolupráci so všetkými nižšími vrstvami)
sa postará o začatie spojenia s webovým serverom.
Na tejto vrstve fungujú aj čísla portov, na ktorých
sa jednotlivé služby nachádzajú. Napr. na webovú
komunikáciu sa využíva port 80. Od tejto vrstvy sú dáta
definované samými sebou – dátami.
Referenčný model OSI - vrstvy


Prezentačná vrstva – jej úlohou je správne prezentovať
dáta pre najvyššiu úroveň (aplikačnú), definuje formát dát
a dátovú štruktúru.
Aplikačná vrstva – poskytuje služby počítačovej siete
koncovej aplikácii, napr. webovému prehliadaču,
e-mailovému klientovi a pod.
Referenčný model TCP/IP - vrstvy

Vrstva „sieťového prístupu“ (Network Access Layer) –
je to najnižšia vrstva modelu TCP/IP. Je známa aj ako
host-to-host sieťová vrstva (sieťová vrstva medzi
jednotlivými zariadeniami – hostmi). Do tejto vrstvy
sú zahrnuté všetky komponenty, ktoré sú potrebné
na vytvorenie fyzického spojenia – káble alebo iné médiá
a technologické detaily umožňujúce komunikáciu.
V porovnaní s modelom OSI plní vrstva sieťového
prístupu úlohu fyzickej a dátovej vrstvy v modeli OSI.
Referenčný model TCP/IP - vrstvy

Internetová vrstva – jej úlohou je rozdeľovať segmenty
na pakety a poslať ich cez sieť. O to, aby sa pakety dostali
do cieľovej siete, sa stará Internet Protocol. Na tejto vrstve
zároveň dochádza k výberu najlepšej cesty a prepínaniu
paketov.
Referenčný model TCP/IP - vrstvy

Transportná vrstva – sa stará o úlohy spojené s kvalitou
služby – QoS (Quality of Service), kontroluje tok dát
a opravuje chyby, ktoré pri prenose mohli nastať. Jeden
z jej protokolov – TCP (Transmission Control Protocol) –
poskytuje výborný a flexibilný spôsob na vytvorenie
spoľahlivej komunikácie s minimálnym množstvom chýb.
Referenčný model TCP/IP - vrstvy

Aplikačná vrstva – v modeli TCP/IP zabezpečuje
aj tie úlohy, o ktoré sa v modeli OSI starajú prezentačná,
aplikačná a relačná vrstva. Má na starosti správnu
reprezentáciu dát, kódovanie dát a začatie a ukončovanie
spojenia.
Aktívne prvky

Opakovač – repeater je to najjednoduchšie aktívne sieťové
zariadenie. Opakovač na svojom vstupe signál prijme,
zosilní ho a pošle ho ďalej do siete. Môže ho zosilniť,
ale rovnako môže signál aj „prečasovať“ – upraviť jeho
časovú charakteristiku a tým odstrániť fázové skreslenie.
Využitie nájde opakovač všade tam, kde potrebujeme
signál zosilniť, čím sa dajú dosiahnuť väčšie vzdialenosti
pri prenose. Opakovače majú len dva porty. Jeden
na vstup signálu, druhý na výstup upraveného signálu.
Pracuje na fyzickej vrstve.
Aktívne prvky


Hub je viacportový opakovač. Od klasického opakovača
sa líšia len počtom portov, do ktorých možno pripojiť
zariadenia, napr. počítače. Bežné huby majú od štyroch
do dvadsaťštyri portov. V súčasnosti sa však nepoužívajú
pre svoju nízku bezpečnosť.
Most – bridge sa uplatňuje vtedy, ak chceme rozdeliť sieť
na viac menších segmentov. Most rozlišuje, z ktorého
segmentu siete paket prišiel, a podľa toho ho buď prepošle
do druhého segmentu, vráti do pôvodného, alebo zahodí.
V sieťach sa vyskytujú len veľmi zriedkavo.
Aktívne prvky

Prepínač – switch je najbežnejšie aktívne zariadenie
v sieťach typu LAN. Je to viacportový most. Od klasického
mosta sa rozlišuje počtom portov a hlavne tým, že pakety
odosiela na presne definovaný port, čím sa podstatne
zvyšuje bezpečnosť. Odchytávanie paketov na prepínači
je podstatne náročnejšie ako na hube, pretože hub prijatý
paket odošle na všetky porty okrem toho, z ktorého
ho dostal. Prepínače spolu s mostmi pracujú na druhej
vrstve modelu OSI – dátovej, a teda rozhodnutie, na ktorý
port má byť paket prepnutý, sa realizuje podľa adresy
Aktívne prvky
MAC príjemcu. Vzhľadom na to, že prepínače dokážu
pracovať len s adresami MAC, môžu sa použiť
len na komunikáciu počítačov, ktoré sú v tej istej sieti.

Smerovač – router je „najinteligentnejšie“ aktívne
zariadenie. Pracuje na tretej vrstve modelu OSI – sieťovej.
To, na aké rozhranie sa paket odošle, už nezávisí od adresy
MAC, ale od adresy IP. Preto sa smerovače používajú
na prepájanie rozličných sietí.
QualNet Simulator – video
Ďakujem za Vašu
pozornosť