Sítě

1. Sítě Počítačová síť je distribuovaným výpočetním systémem, tvořeným soustavou vzájemně propojených počítačů a dalších výpočetních prostředků.

2. 1. Štandardy a sieťové modely • Štandardy v oblasti dátových sietí - umožňujú vzájomnú spoluprácu rôznych zariadení od rôznych výrobcov. - umožňujú zostavenie otvorených systémov (Open systems), ktoré vyhovujú rôznym štandardom. • Štruktúru riadenia komunikácie medzi jednotlivými uzlami definuje sieťová architektúra.

3. Komunikácia v sieti prebieha medzi dvoma uzlami, pritom medzi sebou komunikujú rovnocenné vrstvy (peer-to-peer) na základe presne dohodnutých pravidiel, s definovaným formátom vymieňania údajovej entity - protokolovej dátovej jednotky PDU (Protocol Data Unit). • Súbor pravidiel, procedúr a formátov pre komunikáciu tvorí komunikačný protokol. • Jednotlivé časti protokolov popisujú komunikačné funkcie.

4. V každom modeli možno vrstvy rozdeliť do skupín: • sieťovo závislé • aplikačno orientované

5. 1.1 ISO referenčný model sieťovej architektúry • V oblasti počítačových sietí bol organizáciou ISO (International Standards Organization) prijatý ako medzinárodný štandard referenčný model sieťovej architektúry prepájania otvorených systémov - štandard ISO 7498. (Označuje sa ako RM OSI alebo ISO/OSI) • Model je sedemvrstvový, špecifikuje iba činnosti jednotlivých vrstiev a voľne popisuje rozhrania medzi vrstvami.

6. Riadiace informácie možno rozdeliť do dvoch skupín podľa toho, komu sú určené: • nižšej vrstve na strane vysielača, ktorá ich odoberie a vykoná požadované činnosti • rovnakej vrstve na strane príjemcu

7. Na úrovni spojovej vrstvy sa pridáva aj ukončenie, ktoré sa používa na zabezpečenie dát proti prenosovým chybám. • Jednotlivé bloky dát v horných štyroch vrstvách sa všeobecne označujú ako k-PDU, kde k je označenie vrstvy, (napr. A-PDU, P-PDU) Pre dolné tri vrstvy (od sieťovej dolu) sa používa označenie paket, rámec a bitový reťazec.

8. Základné činnosti jednotlivých vrstiev: 1.1.1 Fyzická vrstva • Poskytuje služby spojovej vrstve, zabezpečuje sériový prenos bitov medzi dvoma uzlami pomocou fyzickej prenosovej cesty 

9. 1.1.2 Spojová (linková) vrstva • Využíva služby fyzickej vrstvy na prenos blokov dát - rámcov (frames). Zabezpečuje tiež detekciu porúch. Riadi tiež tok dát medzi dvoma uzlami, aby nedošlo k lokálnemu stavu uviaznutia komunikácie. Poskytuje služby sieťovej vrstve.

10. 1.1.3 Sieťová vrstva • Využíva služby spojovej vrstvy, poskytuje služby transportnej vrstve. Zabezpečuje smerovanie v sieti, a tým prenos dátových blokov - paketov medzi ľubovoľnými uzlami siete.

11. 1.1.4 Transportná vrstva • Využíva služby sieťovej vrstvy, poskytuje služby relačnej vrstve. Poskytuje päť tried služieb rôznej kvality pre rôzne typy sietí. Predpokladá sa, že nižšie vrstvy sa nevedia zotaviť z chýb a sieť môže mať veľkú chybovosť (WAN siete). Zaoberá sa  komunikáciou len medzi koncovými používateľmi, t.j. medzi vysielajúcim uzlom a koncovým uzlom (end-to-end communication).

12. 1.1.5 Relačná vrstva • Využíva služby transportnej vrstvy, poskytuje služby prezentačnej vrstve. Nadväzuje, udržiava a ruší logické spojenia - relácie medzi koncovými účastníkmi. V prípade poloduplexnej komunikácie riadi smer komunikácie.

13. 1.1.6 Prezentačná vrstva • Využíva služby prezentačnej vrstvy, poskytuje služby aplikačnej vrstve. Stará sa o prezentáciu údajov, ich bezpečnosť a napríklad aj kryptovanie

14. 1.1.7 Aplikačná vrstva • Využíva služby prezentačnej vrstvy, poskytuje služby koncovým používateľom - aplikačným procesom. Aplikačná vrstva v podstate zahŕňa tú časť z používateľských procesov, ktorá používa spoločné, resp. všeobecne použiteľné prístupy.

15. Typy sítí • Sítě můžeme klasifikovat podle různých hledisek. Např. podle přepojování dělíme sítě na komutační sítě, tj. s přepojováním okruhů (např. telefonní síť, ISDN) a paketové sítě s přepojováním paketů (např. Ethernet). • Podle druhu přenášených signálů můžeme sítě rozdělit na analogové a digitální. Nejzajímavější jsou ale typy sítí z hlediska rozlehlosti a účelu.

16. Z hlediska rozlohy můžeme sítě rozdělit na čtyři základní skupiny: • LAN • MAN • WAN • PAN (VLAN, WLAN)

17. LAN • Lokal Area Networks – lokální sítě • Sdílený kanál (různé topologie) • Velké přenosové rychlosti • Lokální počítačová síť se vyznačuje tím, že počítače jsou propojeny na menším geografickém území (tedy v rámci firmy, budovy, místnosti, atp.). • Může být samostatná síť, které propojuje řadu zařízení, ale v dnešní době je většinou propojena do internetu, tedy WAN sítě.

18. MAN • Síť, která spojuje jednotlivé LAN, ale nepřekračuje hranice města či metropolitní oblasti • Často využívá bezdrátové spojení nebo optická vlákna

19. WAN • Wide Area Network - rozsáhlé sítě • Komunikační síť, která pokrývá rozsáhlé území, jako je spojení zemí či kontinentů • Spojují LAN a MAN sítě

20. PAN • Personal Area Network - osobní síť • velice malá počítačová síť (například Bluetooth) • používaná pro propojení osobních elektronických zařízení, jakými jsou např. mobilní telefon, PDA, notebook apod.

21. VLAN • Virtual Local Area Network • Virtuální LAN je obdobou klasické lokální sítě s tím, že LAN závisí na fyzickém uspořádání a propojení, kdežto VLAN vzniká logicky uvnitř fyzické LAN.

22. WLAN • Wireless Local Area Network • Bezdrátová lokální síť je opět obdobou běžné LAN, ale jednotlivé prvky nejsou fyzicky propojeny drátem (metalikou či optikou), ale jsou propojeny bezdrátově.

23. KOMUNIKÁCIA VRSTIEV • 1 Prepojovacie prvky Prepojovacie resp. spájacie medziuzly rozoznávame: • na úrovni fyzickej vrstvy - opakovače (repeaters) • na úrovni spojovej vrstvy - mosty (bridges) • na úrovni sieťovej vrstvy - smerovače (routers) - tieto už vedia prepustiť len určité protokoly • na úrovni aplikačno orientovaných vrstiev - brány (gateway) - spájajú viacero rôznych sietí

24. KOMUNIKÁCIA VRSTIEV 1.1 Opakovač (repeater) Pri väčšej vzdialenosti musia byť elektrické resp. optické signály rekonštruované pomocou opakovača - nie je vybavený žiadnou inteligenciou, len zosiluje elektrické signály, ktoré prijal. Segmenty, ktoré sú spojené do siete sa javia ako jedna veľká sieť. Segmentu, na ktorý je pripojený aspoň jeden uzol siete hovoríme aktívny segment. Segment, ktorý slúži len na preklenutie vzdialenosti, sa nazýva pasívny segment. Najjednoduchší opakovač spája dva segmenty v jeden. Najmodernejšie obsahujú dva poloopakovače. Medzi týmito dvoma polovicami môže byť optický spoj o dĺžke aj viac kilometrov. Keď sa zväčšuje lokálna sieť, prerastá do siete WAN.

25. 1.2 Mosty (bridges) Spojenie medzi dvoma rovnakými sieťami (napríklad Ethernet s Ethernetom) sa realizuje pomocou mostu. Most je obdoba opakovača. I tu sú spojené segmenty siete, ale most obsahuje určitú inteligenciu a zaisťuje spojenie dát v linkovej vrstve modelu OSI

26. 1.3 Smerovače (routers) O krok vyššie v OSI modeli je smerovač - spája dve siete, ale v sieťovej vrstve. Smerovač je riadený programovo a udržuje si tabuľky obsahujúce aktuálne informácie o sieti. Smerovacie tabuľky poznáme dvojakého typu: statické a dynamické. • Statické smerovacie tabuľky sú dopredu definované, resp. naprogramované, a počas behu sa dynamicky nemenia. • Dynamické smerovacie tabuľky sa flexibilne prispôsobujú zmenám v sieti, za čo sa ale platí pomalším spracovaním dát.

27. 1.4 Brány (gateways) • Najdômyselnejšie spojenie dvoch sietí je použitie brány - spojenie na úrovni transportnej vrstvy. Zariadenie na tejto vrstve modelu OSI sa nazýva tiež konvertor protokolov. • Brána je komplexné zariadenie, ktoré obsahuje technické aj programové vybavenie. Umožňuje spojiť dve rôzne siete, ktoré sa od seba významne líšia spôsobom prevádzky a protokolom.

28. KOMUNIKÁCIA VRSTIEV • 2 Prepojovacie služby Jednotlivé vrstvy poskytujú rôzne typy služieb, ktoré možno charakterizovať ako: • služby so spojením (connection oriented) • služby bez spojenia (connectionless) • služby s potvrdením (confirmed) • služby bez potvrdenia (unconfirmed) • služby spoľahlivé (reliable) • služby nespoľahlivé (unreliable)

29. TOPOLOGIE SÍTĚ LAN • Sběrnicová topologie • Kruhová topologie • Hvězdicová topologie • Stromová topologie

30. SBĚRNICOVÁ TOPOLOGIE

31. SBĚRNICOVÁ TOPOLOGIE • nevýhody: při přerušení vodiče se zhroutí celá sběrnice, relativně krátká délka jednotlivých segmentů (nutnost použití opakovačů - repeater), v daný okamžik lze přenášet pouze 1 zprávu • výhody: jednoduché a pružné, málo vodičů, obvykle nejlevnější, rozšíření sítě o další stanice nemusí znamenat další náklady z hlediska spojů, snadná realizace vysílání zpráv pro všechny stanice či pro skupinu stanic

32. KRUHOVÁ TOPOLOGIE

33. KRUHOVÁ TOPOLOGIE • nevýhody: výpadek jediného spoje či stanice znemožní chod celé sítě, nepružné • výhody: malý počet spojů, jednoduché protokoly, nepotřebuje centrální počítač pro zabránění poruchy sítě při přerušení spoje se často používá zdvojení kruhu

34. HVĚZDICOVÁ TOPOLOGIE

35. HVĚZDICOVÁ TOPOLOGIE • nevýhody: při selhání akt. zařízení - síť nefunkční, náročné rozmístění v budovách, všechny spoje musí vést k akt. zařízení, velké množství kabeláže, výpadek „středu“ je fatální, vyšší náklady • výhody: výpadek 1 stanice nebo spoje vyřadí jen 1 počítač, ale neohrozí zbytek sítě, lehká rozšiřovatelnost, někdy umožňuje i souběžný nezávislý přenos dat pro jednotlivé stanice - zvýšení rychlosti

36. STROMOVÁ TOPOLOGIE

37. STROMOVÁ TOPOLOGIE • zobecnění hvězdy • základem spousty středně velkých sítí • reálný výkon závisí na topologii • př. Ethernet na kroucené dvoulince • nevýhody: výpadkem uzlu či jediného spoje se rozpadne • výhody: lze oddělovat provoz

38. Síťová topologie • Topologie sítě udává její strukturu. • Logická topologie • Logická topologie popisuje, jakým způsobem jednotlivá zařízení získávají přístup (oprávnění) k posílání informací po síti. (broadcast, token passing) • Fyzická topologie • Fyzická topologie udává, jakým způsobem jsou jednotlivá zařízení mezi sebou propojena.

39. Fyzická topologie • Sběrnice (bus): V tomto případě je použitý jeden páteřní (backbone) kabel, který je na obou koncích ukončen a jednotlivá uživatelská zařízení jsou k němu přímo připojena. • Kruh (ring): Koncová zařízení jsou zapojena postupně jedno za druhým a poslední koncové zařízení je propojeno s prvním. • Hvězda (star), rozšířená hvězda (extended star): Všechna koncová zařízení jsou připojena do jednoho centrálního bodu. Rozšířená hvězda (extended star) propojuje centrální body několika • hvězd do jednoho bodu.

40. Fyzická topologie • Mash: V této topologii jsou jednotlivá zařízení propojena vzájemně. To dovoluje zachovat síť v provozu i v případě, kdy některá z větví sítě vypadne.