Počítačové siete

1. Počítačové siete Úvod do počítačových sietí a prezentácia programu QualNet Simulator

2. Úvod do problematikypočítačových sietí História počítačových sietí Prečo počítačová sieť? Typy počítačových sietí Referenčné modely Aktívne prvky QualNet Simulator

3. 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.

4. 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.

5. Výhody: Zdieľanie hardvérových prostriedkov počítača Pripojenie viacerých počítačov k internetu Nevýhody: Finančná náročnosť siete Náklady na správu siete Prečo počítačová sieť?

6. Zdieľanie hardvérovýchprostriedkov 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.

7. 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).

8. Finančná náročnosťvybudovania 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.

9. 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.

10. Podľa rozsiahlosti: LAN MAN WAN Podľa použitej topológie: zbernica - bus hviezda a rozšírená hviezda kruh hierarchická topológia slučková topológia Typy počítačových sietí

11. Typy počítačových sietípodľa 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.

12. Typy počítačových sietípodľa 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.

13. Typy počítačových sietípodľa 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.

14. Typy počítačových sietípodľa 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.

15. Typy počítačových sietípodľa 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.

16. Typy počítačových sietípodľa 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.

17. Typy počítačových sietípodľa 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.

18. Typy počítačových sietípodľa 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.

19. Model OSI - vrstvy: Model TCP/IP - vrstvy: Referenčné modely Aplikačná Web-aplikácia Aplikačná Prezentačná HTTP Relačná 80 Transportná TCP Transportná Sieťová IP Internetová Dátová Ethernet Sieťové rozhranie Fyzická CAT5

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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

31. 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.

32. QualNet Simulator – video

34. Ďakujem za Vašu pozornosť