ÚVOD DO POČÍTAČOVÝCH SIETÍ A KONVERGOVANÝCH DÁTOVÝCH SIETÍ

1. ÚVOD DO POČÍTAČOVÝCH SIETÍA KONVERGOVANÝCH DÁTOVÝCH SIETÍ Ing. Jaromír Tříska Október 2013

2. Charakteristika počítačovej siete • komplexný systém, umožňujúci vzdialenú správu, zabezpečujúci komunikáciu, výmenu dát a primeranú bezpečnosť • hardware: uzly siete (aktívne prvky – koncové, medziľahlé), prenosové médiá • software: komunikačné protokoly, sieťový operačný systém, sieťové aplikácie • dáta: sú prenášané sieťou; architektúra siete musí byť prispôsobená rôznym typom prenášaných dát (binárne dáta, textové, multimediálne)

3. Charakteristika počítačovej siete • používatelia: sú predstavovaní buď človekom – koncovým používateľom, alebo strojom (automatom, robotom, ...); architektúra siete musí zohľadňovať charakter a potreby rôznych typov používateľov • organizačné a bezpečnostné opatrenia: systém sprístupnenia prostriedkov siete klientom a zabezpečenia prenášaných dát a zariadení siete pred neoprávneným prístupom

4. Význam počítačových sietí • komunikácia medzi počítačmi (message) • prenos dát, výmena dát medzi stanicami • zdieľanie dát viacerými stanicami – centralizovaná správa dát • zdieľanie hardware • zdieľanie software – sieťové inštalácie, ľahšia administrácia • vzdialená správa – správa serverov a sieťových zariadení Dôležitou zložkou sieťového systému je bezpečnosť – komunikácia a prístup k dátam sú zabezpečené před neoprávneným prístupom

5. Základné typy počítačových sietí • Existuje množstvo kritérií, podľa ktorých sa siete môžu rozdeliť.My použijeme: • podľa rozľahlosti • podľa vzájomného postavenia počítačov v sieti

6. Podľa rozľahlosti siete • Lokálne siete • Local Area Network – LAN • Rozľahlé siete • Wide Area Network - WAN Menej používané označenia: • Mestské siete • Metropolitan Area Network - MAN • Globálne siete • Global Area Network – GAN • Personálne siete • Personal Area Network - PAN

7. Charakteristika LAN • obmedzené územie - rádovo stovky metrov, jednotky kilometrov • využíva spravidla jediná organizácia, ktorá je aj vlastníkom a správcom siete • typické je homogénne prostredie - býva postavená na jedinom priemyselnom štandarde, využíva iba jednu protokolovú architektúru, rovnaký operačný systém (výnimky sú bežné) • vysokorýchlostný prenos spravidla stovky Mb/s, veľké objemy dát • bezpečnosť prístupov má vysokú prioritu

8. Charakteristika WAN (1) • rozľahlé územie - stovky kilometrov, štáty, kontinenty, celý svet • vlastníkom a správcom je spravidla jediná organizácia, poskytujúca telekomunikačné a dátové služby • prenajíma sieť množstvu užívateľov (paušál, od objemu prenesených dát, časové obmedzenie...) • heterogénne prostredie: prepája veľmi rôznorodé systémy - rôzna HW základňa počítačov (PC, Mac, mainframe), rôzny sieťový HW aj v priebehu jediného prenosu (ethernet, ATM, optika, rádio), rôzne operačné systémy, rôzne komunikačné protokoly

9. Charakteristika WAN (2) • veľmi rozdielne nároky na prenosovú rýchlosť, spravidla upstream < downstream, na magistrálach potrebná veľmi vysoká prenosová rýchlosť rádu Gb/s, všeobecne je prenosová rýchlosť desiatky kb/s až desiatky Mb/s. • najznámejšia GAN súčasnosti: Internet • výrazná slabina Internetu: malá bezpečnosť prenášaných dát • privátne WAN: banky, nadnárodné korporácie, záchranné služby, armády - vysoká bezpečnosť

10. Charakteristika menej obvyklých označení sietí • MAN – používa technológie typické pre WAN, pokrýva však oblasť na úrovni väčšieho mesta alebo regiónu • GAN – používa technológie typické pre WAN, pomenovanie zdôrazňuje, že sieť pokrýva celú zemeguľu; spravidla využíva na prenos dát aj satelity • PAN – poskytuje prepojenie rôznych zariadení pre jediného používateľa (PC, mobilný telefón, tablet, tlačiareň...)

11. Rozdelenie lokálnych sietí Podľa vzájomného postavenia počítačov • siete peer - to – peer • siete klient – server • host – terminál (vzdialený prístup ) • sieťové riešenia typu cloud • konvergované siete (siete novej generácie NGN)

12. siete peer - to - peer • znamená „rovný s rovným“, označenie je P2P • sieť nemá vyhradený server • každý počítač môže ponúkať prostriedky na zdieľanie (slúžiť ako server) a využívať prostriedky druhých (pracovať ako klient), a to dokonca aj v jedinom okamihu • nevýhody: • vysoké zaťaženie staníc využívaných ako servery (znemožnená práca obsluhy danej stanice po určitý čas) • minimálna bezpečnosť siete a uložených dát • dátový chaos • zálohovanie dôležitých dát je v kompetencii obsluhy každej stanice • výhoda: ušetrí sa za nákup servera a jeho správu • použiteľné pre nenáročné siete do desať počítačov

13. siete peer - to - peer

14. siete klient - server • server znamená „slúžiť“ (servis) • sieť má vyhradený server, príp. viacero serverov, ktoré slúžia klientom • prístup ku dátam na pracovných staniciach ( klientoch ) je možný iba lokálne, nie je možný prostredníctvom siete • zdieľané dáta sa nachádzajú výhradne na serveri, kde sú dôkladne zabezpečené presne definovaným systémom prístupových práv - vysoká bezpečnosť • server je hardwarovo dimenzovaný tak, aby zvládal požiadavky klientov • centralizovaná správa dát: dáta sú jednoznačne usporiadané - neexistuje viacero súbežne používaných tých istých súborov • zálohovanie dôležitých dát je riešené centrálne - zálohou dát na serveri, zodpovedá administrátor • nevýhodou sú náklady na nákup a správu servera

15. siete klient - server Tenký klient • Ide o špeciálny variant riešenia klient – server • klient disponuje veľmi redukovaným hardwarom („bezdisková stanica“), má však veľmi dobré pripojenie ku serveru • software aj dáta získava po štarte zo servera, lokálne nič neukladá • výhody: nízke nároky na HW, vysoká bezpečnosť, bezhlučná prevádzka • ide o model host – terminál na technologicky novej úrovni

16. Host - terminál Z klientského počítača, pracujúceho v úlohe terminálu, sa pristupuje ku vzdialenému systému – „host“. Použitie: • správa serverov • správa medziľahlých uzlových zariadení (routery, switche) • využívanie superpočítačov

17. Host - terminál

18. Host - terminál

19. Host - terminál Prístup ku superpočítačom je riešený vzdialeným prístupom – reláciou terminál - host

20. Host - terminál Ukážka prístupu ku systému superpočítača

21. Cloud • Moderné riešenie pri ktorom užívateľ využíva minimum lokálnych prostriedkov – ťažisko využívaných prostriedkov je „niekde na Internete“ (diskový priestor, vzdialený software, dáta...) • Vyžaduje stále, stabilné a vysoko- rýchlostné pripojenie klienta ku Internetu • Príklad: G-Mail účet ponúka široké možnosti

22. Cloud Súčasťou G-mail účtu je napríklad diskový priestor, ktorého časti je možné zdieľať s vybranými spolupracovníkmi

23. Konvergované siete Súčasný trend • prelínanie počítačových sietí a telekomunikačných sietí do jediného integrovaného systému • združuje v sebe funkcie klasickej počítačovej siete, telefónnej siete, teletextu (ďalekopisu), televízneho okruhu, zabezpečovaciho systému, videokonferenčného systému a mnohých ďalších

24. Konvergované siete Klasické riešenie samostatných sietí Je dnes nahradené konvergovanou sieťou

25. Konvergované siete telefon PC sieť video zabezpe- čenie budovy ...

26. Konvergované siete • Typickými koncovými zariadeniami sú okrem počítačov aj IP telefóny, tablety, digitálne TV prijímače, mobilné telefóny – smartphone, automaty, ...

27. Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí • Wide Bandwidth • široké prenosové pásmo umožňuje vysokorýchlostný prenos • Scalability • už pri návrhu siete sa počíta s jednoduchou rozšíriteľnosťou v budúcnosti, bez nadmerných nákladov na upgrade • Fault Tolerancy, Redundancy • odolnosť siete proti poruchám a výpadkom, dôležité komponenty sú zálohované • QoS – Quality of Service • uprednostňované sú pakety s vysokou prioritou

28. Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí QoS

29. Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí QoS

30. Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Scalability Fault Tolerancy

31. Nároky, ktoré prináša konvergencia sietí Scalability

32. Služby moderných sietí • prostredníctvom Internetu sa dnes stretáme s množstvom služieb, ktoré sa stávajú bežnou súčasťou každodenného života: • e-mail • e-library • e-learning • e-goverment • e-shop • e-bussiness • e-banking Aké informácie môžme z Internetu získať ďalej: denné aktuality počasie mapy, navigácia ( v spolupráci s GPS) cestovné poriadky ... a množstvo ďalších

33. História a vývoj počítačových sietí

34. Éra sálových počítačov • od 1950 do 1960 • veľmi veľké a drahé počítače • na vtedajšiu dobu veľmi výkonné, z dnešného pohľadu ich výkon predstavuje zlomok výkonu priemerného PC • práca v režime počítač - terminály

36. Sálové počítače a vzdialené terminály • koniec 50-tych rokov, 60-te roky • drahý strojový čas • prístup k počítačom iba veľmi obmedzenej skupinke • potreba operatívne sprístupniť počítač vzdialeným operátorom • vzdialené terminály – prenos dát po tf. vedení: zárodky komunikačných protokolov

38. Éra prepájania sálových počítačov • Sálové počítače spoľahlivejšie, lacnejšie, výkonnejšie, dostupnejšie • počítačov pribúda – štátne inštitúcie, výskumné ústavy, veľké podniky, vysoké školy • využitie skúseností s pripájaním terminálov • potreba prepájania počítačov, výmeny dát: vznik WAN sietí

40. Zásadný obrat: osobné počítače • počiatok 80-tych rokov • prichádzajú osembitové osobné počítače • žiadne zdieľanie strojového času • každý používateľ „pánom svojho stroja“ • zodpovednosť za správu systému • zodpovednosť za bezpečnosť dát

41. Profesionálne osobné počítače • okolo 1985 prichádzajú prvé profesionálne použiteľné PC • útlm vývoja veľkých počítačov • útlm potreby prepojovania počítačov

43. Nevýhody izolovaných PC • dátový chaos • komplikovaný prenos väčších objemov dát • nemožnosť zdielať HW – náklady na HW • nemožnosť zdielať SW – problematická údržba systémov • problematická bezpečnosť citlivých dát, roztrúsených po mnohých PC

44. Spájanie PC do sietí • koniec 80-tych, začiatok 90-tych rokov • spájanie PC do lokálnych sietí • malé siete: peer – to – peer • väčšie, premyslenejšie siete: klient – server • počiatky pripájania LAN sietí ku WAN sieťam

47. Príchod Internetu • polovica 90-tych rokov • uvoľnenie armádnej siete DARPA pre verejnosť – INTERNET • pripájanie osamotených PC (domácnosti, malé firmy) ku internetu • pripájanie firemných LAN ku Internetu • riziká: Internet – nezabezpečené prostredie

50. Komplexné riešenia Prelom tisícročia • masívne pripájanie lokálnych sietí ku Internetu • prvoradá úloha: bezpečnosť • Intranet: lokálna sieť, pripojená k Internetu prostredníctvom proxy servera a zabezpečená firewallom • Virtual Private Network: Virtuálna lokálna sieť vytvorená a zabezpečená na Internete softwarovými prostriedkami