Transcript Počítačová sieť

Sieť

prepojenie počítačov tak, aby sme mohli
prostredníctvom nich spolu komunikovať

umožňuje odovzdávanie informácií

existujú pravidlá na komunikáciu medzi počítačmi
Výhody zapojenia počítačov do siete

zdieľanie údajov – využívané databázovými a informačnými systémami
(používatelia pracujú s údajmi ktoré sú umiestnené na nejakom serveri

zdieľanie hardvéru – napr. tlačiarne alebo disková kapacita; tlačiareň môže
byť pripojená k nejakému PC v sieti, alebo môže byť pripojená do siete
samostatne prostredníctvom vbudovaného alebo externého tlačového servera

komunikácia - neinteraktívna (e-pošta), interaktívna (chat)

monitorovanie činnosti a vzdialená správa – napr. pri výučbe žiakov (učiteľ
sleduje činnosť žiakov), vo výrobnom procese

zdieľanie výkonu –úlohy vyžadujúce vysoký výkon sa rozdelia na čiastkové
a tie potom riešia jednotlivé PC zapojené do siete – zvýšenie spoľahlivosti
systému (pri vypadnutí niektorého z PC, preberie jeho činnosť iný PC)
Časti počítačovej siete

hardvér – všetko technické zabezpečenie:
 počítače, tlačiarne, skenery, ..
 sieťové karty
 spojovacie vedenie (káble – medené, optické, bezdrôtové vedenie)
 prídavné zariadenia – rozbočovače, zosilňovače signálu, modemy,..
POZN: počítače + prídavné zariadenia = uzly siete

softvér – programové vybavenie – OS so sieťovými funkciami
 hardvérové ovládače sieťových kariet zabezpečujúce korektnú komunikáciu
hardvéru s OS
 sieťové protokoly zabezpečujúce korektnú výmenu údajov (IP, TCP/IP)
 aplikačné protokoly – HTTP, FTP,..
 programy, ktoré tieto protokoly využívajú (prehliadač www stránok, e-mailový klient,
FTP klient,..)

organizačné zabezpečenie
 opatrenia na zaistenie správy siete = správca siete a súbor pravidiel správania sa
používateľov siete
Najtypickejšie uzly počítačovej siete

router (smerovač)
-
sprostredkováva prenos dát medzi dvomi, alebo viacerými
počítačovými sieťami
hlavnou úlohou je smerovať pakety do inej počítačovej siete
(paket neobsahuje len dáta ale aj cieľovú adresu, na ktorú
ma byť doručený)
funkciu smerovača môže zabezpečovať špecializované
zariadenie alebo počítač s príslušným softvérom
umožňuje paralelne preberať a odosielať údaje
s rôznych zdrojov na rôzne ciele s optimalizovaním
ich cesty
-
-

-
bridge (most)
prepája 2 alebo viac lokálnych počítačových sietí
údaje neadresuje, len zosilňuje

-
hub (rozbočovač/koncentrátor)
je rozbočovacie zariadenie, ktoré rozosiela údaje na všetky výstupy
prípadne koncentruje všetky prijaté signály do jedného zariadenia

switch (prepínač)
-
Obsahuje menšie či väčšie množstvo portov
(až niekoľko stoviek), na ktoré pripájame sieťové
zariadenia alebo časti siete
podobný ako hub, ale dátový rámec rozpošle len tomu počítaču,
ktorému je určený
-
firewall

-
-
hardvérové alebo softvérové riešenie riadiace prístup do a z chránenej
siete, (hardvérový firewall býva súčasťou smerovača, softvérový napr.
súčasťou OS (Windows Xp a vyššie verzie)/antivírusový program)
pravidlá bývajú často nastavené tak, aby umožňovali počítačom vnútornej
siete prístup k počítačom Internetu, ale prístup zvonka blokovali
modem

-
-
-
interný – zapája sa do slotu PCI
externý – pripája sa prostredníctvom sériového (COM) rozhrania alebo USB
rozhrania
softvérový – zaťažuje väčšinou svojich operácií procesor
hardvérový – takmer so všetkými operáciami si poradí prostredníctvom
vlastných obvodov
Dial-up - technologicky zastarané, analógovo-digitálny prenos (dalo sa buď
prenášať dáta alebo hlas(telefonovať))
ISDN – digitálny modem – súčasné pripojenie viacerých zariadení
DSL – vysokorýchlostný dátový prenos
ISDN a DSL – súčasný prenos dát a hlasu na tej istej telefónnej linke

Server - počítač, ktorý riadi sieť a poskytuje služby používateľom siete
-
funkciu servera môže zastávať počítač, ktorý sa na prvý pohľad ničím nelíši od
bežného PC, ale serverom môže byť aj veľký sálový počítač kategórie
mainframe, vybavený pamäťovými jednotkami obrovskej kapacity (záleží od
veľkosti sietí)
-
podľa typu ponúkaných služieb - rôzne druhy serverov napr.:
-
tlačový (print) – organizuje a riadi tlačové požiadavky pracovných staníc
-
databázový – poskytuje pracovným staniciam údaje na základe požiadaviek,
umožňuje k nim pristupovať viacerým užívateľom naraz
-
súborový (file) – poskytuje pracovným staniciam priestor na ukladanie
údajov/súborov a možnosť uložené súbory prenášať na pracovné stanice
-
vyhľadávací server - na sústreďovanie obrovského množstva informácií
všetkého druhu, resp. informácií o tom, kde hľadanú informáciu získať
•
veľmi veľká kapacita pamäti
•
patria do kategórie súčasných najvýkonnejších serverov
•
prístupné všetkým užívateľom Internetu - jednými z najznámejších
počítačov tejto kategórie sú servery „Google“ a „Yahoo“

-
Pracovná stanica (workstation)
počítač pripojený do siete
komunikáciu s ostatnými zariadeniami zabezpečuje sieťová karta
využíva služby servera
zvyčajne "chudobnejšie" vybavený, napr. nemusí disponovať ani diskovými
jednotkami
Pozn.: v sieti môže byť viac pracovných staníc ale aj viac serverov
Druhy počítačových sietí
Podľa veľkosti

PAN
- veľmi malá osobná sieť (Personal Area Network)
- spolupracujúce zariadenia obvykle slúžia len jednej osobe (typicky
prepojenie mobilu a počítača, PDA, notebooku ...) spája zariadenia rádovo
v dosahu metrov

LAN
- lokálna počítačová sieť (Local Area Network)
napr. sieť v škole, firme,..
- prepojenie počítačov v jednej alebo viacerých blízkych budovách

MAN
- mestská počítačová sieť (Metropolitan Area Network)
- spája počítačové siete typu LAN
- rozmiestené po celom meste alebo väčšom území

WAN
- globálna počítačová sieť (Wide Area Network)
- spája počítačové siete typu LAN a MAN na väčších územiach ako štát,
kontinent
- základe siete je tvorený hlavným komunikačným kanálom
označovaným ako backbone (chrbtica), pre ktorú je typická vysoká prenosová
rýchlosť (optickými vláknami)
- typickými predstaviteľmi WAN sú siete ISDN, DSL, 3G, Internet - na
internete môžu komunikovať rôzne počítače (PC, Macintosh,...) pracujúce
pod rôznymi OS.
Podľa funkčného vzťahu


Klient – server - častejšia architektúra
- server - jeden (alebo viac počítačov) - má špeciálne postavenie
- je zvyčajne spustený 24 hodín denne
- sú na ňom spustené programy, ktoré využívajú používatelia
počítačov zapojených do siete
- zabezpečuje aj pripojenie celej počítačovej siete na Internet
- klient - využíva služby servera, okrem programov môže používať aj
zariadenia pripojené k serveru (skenery, tlačiarne, disky,...)
- ak klient využíva k ukladaniu údajov diskové jednotky servera, hovoríme
takejto pracovnej stanici terminál – v tomto prípade pri poruche terminálu
môžeme s potrebnými údajmi pracovať z akéhokoľvek iného terminálu
Peer to peer - najjednoduchšie počítačové siete
- spojenie typu rovný s rovným
- všetky počítače majú rovnocenné postavenie
- výhodou tohto zapojenia je, že v prípade poruchy ľubovoľnej stanice
ostatné fungujú ďalej
Podľa topológie

Fyzická topológia - spôsob vzájomného prepojenia počítačov, kde
-
výsledkom je fungujúca sieť
každá z topológií má charakteristické vlastnosti ako typ použitých
káblov, maximálny dosah, rýchlosť a podobne

Zbernicová (BUS)
-
existuje jeden komunikačný kanál (zbernica) používaný všetkými systémami v
sieti
účastníci siete sú pripojení na spoločné vedenie prostredníctvom odbočovacích
prvkov (T-konektory)
na konci zbernice je ukončovací člen - terminátor
dátové správy sa šíria systémom všetkými smermi a všetky stanice k nim majú
prístup
správa obsahuje v sebe adresu určujúcu komu patrí a podľa nej sa stanica
rozhodne, či ju prijme
-
-
-
v takýchto systémoch sa dá realizovať aj multitasking, t.j. vysielanie správy
určenej pre viac systémov naraz
výhody- porucha stanice nenaruší sieť
- ľahká rozšíriteľnosť
nevýhoda- ak sa preruší kábel, sieť je nefunkčná

Hviezdicová (star)
-
počítače nie sú prepojené priamo medzi sebou, ale každý z nich je
pripojený samostatným káblom z aktívneho prvku
má centrálny uzol, ku ktorému sa pripájajú všetky ostatné uzly,
zvyčajne je to rozbočovač (hub) alebo prepínač (switch)
správy od všetkých staníc sú posielané na rozbočovač
-
-
-
výhoda - ak sa preruší kábel, nič sa nedeje
nevýhody - ak sa pokazí HUB, tak je mŕtva celá sieť
Rozšírená hviezdicová topológia
spojenie viacerých hviezdic prostredníctvom prepínačov alebo
rozbočovačov

Stromová (tree)
-
-
podobná rozšírenej hviezdicovej topológii ale namiesto
pripájania hviezd ku prepínaču sa pripájajú k počítaču
kontrolujúcemu premávku siete
strom môže byť binárny, alebo backbone (chrbticový)
kmeň stromu je kábel, ktorý má niekoľko úrovní
tok informácií je hierarchický

Kruhová (ring)
-
počítače sú prepojené prenosovým médiom (káblom) do
kruhu
-
jednoduché vedenie - signál postupne prechádza jedným
smerom cez všetky pripojené počítače až kým nedôjde k
cieľovému počítaču
Nevýhoda pri jednoduchej kruhovej sieti - porucha
ktoréhokoľvek počítača spôsobí haváriu celej siete
dvojité vedenie orientované opačnými smermi – používa sa z
dôvodu predchádzania poruchových stavov; v prípade poruchy
stanice alebo spojenia premostí prerušené miesto opačným
smerom
-
-

Logická topológia
-
udáva spôsob komunikácie medzi stanicami
pri práci v sieti môžu všetci používatelia prijímať správy naraz, pri
vysielaní je potrebné zaistiť, aby bola v jednom momente v sieti len správa
od jedného účastníka – v opačnom prípade dochádza ku kolízii – rušeniu a
skresľovaniu posielaných dát
-
•
•
Unicast – pakety sú zo zdrojového uzla smerované len jednej cieľovej stanici
Multicast – posielanie údajov z jedného zdroja viacerým koncovým
užívateľom
- ak sa dostane do uzla zabezpečujúceho komunikáciu s ďalšími uzlami, ktoré si
vyžiadali údaje, vytvorí sa potrebný počet kópií, ktoré sa ďalej posielajú ( pri
internetovom rádiu)
•
•
Anycast – najprv sa vyberú možné cieľové stanice, potom sa z nich určí
najbližšia alebo najlepšia (kvalitou pripojenia)
- údaje sa tak rýchlejšie dostanú k cieľovému uzlu
Broadcast – každá pracovná stanica posiela údaje všetkým ostatným
pripojeným staniciam
- existujú pravidlá, ktoré zabezpečujú vysielať údaje len jednému
používateľovi – prístupové metódy
CSMA/CD
primárne určený pre zbernicovú topológiu
počítač zisťuje, či je kanál prázdny – ak je, odošle správu, ak nie, počká
ak v jednom momente začnú vysielať 2 alebo viac počítačov, nastane
kolízia, ktorú každý zainteresovaný počítač zaregistruje – počítače
prestanú vysielať, náhodne vygenerujú časový interval (v mikrosekundách)
a pokúsia sa opäť o prístup ku kanálu
správy vysielané jednou stanicou prijímajú všetky ostatné – správa
obsahuje v sebe adresu adresáta, podľa ktorej sa systém rozhodne či ju
prijme
 Odovzdávanie tokenu
medzi stanicami sa posúva elektronický token predstavujúci právo vysielať
stanica môže vysielať do siete údaje až v okamihu keď ho získa

náhodné metódy – účastníci nadväzujú komunikáciu podľa potreby
 deterministické metódy – účastníci posielajú svoje správy v určenom
poradí

Prepojovacie vedenie počítačových sietí

pomocou káblov
- krútená dvojlinka – pozostáva z dvojice navzájom preletených vodičov
(jeden pár vodičov – pri telefónnom vedení, 4 dvojice – pre počítačové
siete)
- koaxiálny kábel – vonkajší vodič obaľuje vnútorný a to celé je
zaizolované v plaste, využíva sa na kratšie vzdialenosti alebo na pripojenie
internetu prostredníctvom káblovej televízie
- informácie sú šírené elektrickými impulzmi
- optických kábel - informácie sú šírené svetelnými vlnami v optických
vláknach
- optické vlákno tvorí jadro a plášť – signál sa šíri prostredníctvom
série odrazov od rozhrania jadro/plášť
- jednovidové – zdroj svetla – laser – v chrbticových sieťach, majú
veľký polomer zalomenia
- mnohovidové – zdroj svetla – LED diódy – využitie – v lokálnych
sieťach

bezdrôtové
- Bluetooth, IrDA – prepojenie 2 zariadení (napr. PC - mobil, PC - tlačiareň)
- dosah – niekoľko metrov
- Wifi - využívajú sa rádiové vlny
- dosah – stovky metrov až niekoľko kilometrov
- mobilné siete – samostatná kategória bezdrôtových sietí, na prenos dát
využívajú infraštruktúru pôvodne vybudovanú na prenos hlasu
- mobilné technológie 2G (GSM), 3G (GPRS, EDGE, UMTS),
4G – umožňuje vysokorýchlostné dátové prenosy
wifi router

-
wifi antény
satelitné pripojenie
využíva sa na miestach, kde nie k dispozícii pokrytie iným signálom
Prenosová rýchlosť

určuje aké množstvo dát môže počítačovou sieťou prejsť za jednu sekundu

meriame ju v bitoch za sekundu bps = b/s (kbps, Mbps)
Pr. Ak má fotka približne veľkosť 1 MB a prenosová rýchlosť siete je 64 kb/s, fotku
bude možné preniesť za cca 128 s.
1 MB = 1024 KB = 1024*8 kb = 8192 kb

prenosová rýchlosť závisí od: - typu spojenia
- vzdialenosti medzi počítačmi
- pravidiel komunikácie (sieťový protokol)
Najrýchlejšie bývajú lokálne siete. Zvyčajne sa spájajú medenými káblami a rýchlosť
takej siete je 10 Mbps alebo 100 Mbps. Takej sieti hovoríme Ethernet.
Ak sa použijú optické káble, prenosová rýchlosť môže byť až
tisícnásobne väčšia (1 Gbps).
Zhrnutie

Čo je počítačová sieť?

Aktívne prvky siete – router, hub, switch

Čo je server? Rôzne druhy serverov (vyhľadávací, proxy)

Čo je workstation?

Rozdelenie sietí podľa veľkosti

Rozdelenie sietí podľa funkčného vzťahu

Rozdelenie sietí podľa topológie

Čo je prenosová rýchlosť

Technické zariadenia na budovanie sietí