Počítačové siete
Počítačová sieť
Počítačová sieť je súhrnné označenie počítačov, pomocou ktorých je
realizované prepojenie a výmena dát medzi počítačmi. Umožňuje
používateľom komunikáciu podľa zadaných pravidiel. Najčastejším
dôvodom pripojenia k sieti je zdieľanie informácií a technických
zariadení.
História počítačových sietí
• Počítačová sieť vznikla hlavne z dôvodu prenosu informácií na veľké
vzdialenosti.
• Pôvodne bola vyvinutá len pre vojenské účely, ale ako čas postupoval
dostala sa postupne až do dnešnej podoby.
• Problémom bolo, že každá sieť používala svoje vlastné komunikačné
pravidlá (protokoly) – nebolo ich možné navzájom spájať.
• V roku 1982 sa vytvoril protokol TCP/IP, ktorí takmer v nezmenenej
podobe používane dodnes.
• Ďalší dodnes používaný a veľmi dôležitý protokol (model siete) je
ISO/OSI, ktorí vyvinula organizácia ISO.
Význam počítačových sietí
• Zdieľanie údajov - vďaka tomu, že dátové súbory sú uložené na
serveroch siete a pripojení používatelia majú k nim prístup, môže
potrebné dátové súbory spracovávať viac používateľov siete
súčasne.
• Zdieľanie prostriedkov - umožňuje pracovným staniciam spoločne
používať prostriedky siete, ktoré ponúkajú servery siete.
Najčastejšie ide o zdieľanie diskov, keď lokálne disky pracovných
staníc nemajú kapacitu a zdieľanie tlačiarní.
• Zvýšenie spoľahlivosti systému - v súvislosti so zdieľaním
prostriedkov je možné v prípade poruchy zdieľaného prostriedku
nahradiť tento prostriedok iným (tlačiareň...) a systém môže
pracovať ďalej.
Základné časti sietí
• Hardware - zahrňuje všetky technické prostriedky siete. Patria sem aj
prostriedky, ktorými je realizované vlastné prepojenie siete.
• Samotné počítače (servery a pracovné stanice ...)
• Smerovače (router)
• Prepínače (switch)
• Koncentrátory a rozbočovače (hub)
• Sieťové mosty (bridge)
• Meniče rozhraní (mediakonvertory)
• Bezpečnostné zábrany (firewall)
• Opakovače (repeater)
• Modulátory/demodulátory (modem)
• Vysielače/prijímače (transceiver)
• Káble (metalické, optické ....)
• Software - programové vybavenie, ktoré v spolupráci s hardware-om siete
zabezpečuje funkcie siete. U niektorých operačných systémov sú tieto funkcie
už jeho súčasťou (Windows, Linux,...).
Delenie sietí
1. Podľa veľkosti
a. Siete PAN (Personal Area Network) - veľmi malá osobná sieť.
Spolupracujúce zariadenia obvykle slúžia len jednej osobe (typicky
prepojenie mobilu a počítača, PDA, notebooku ...). Rozloha: rádovo metre.
Na prepojenie sa obvykle používajú bezdrôtové technológie (WiFi, IrDA,
BlueTooth).
b. Siete LAN (Local Area Network) - lokálna počítačová sieť. Spájajú uzly
(počítače) v rámci malého územia, resp. v rámci jednej budovy. Rozloha:
rádovo do sto metrov. Prenosové rýchlosti dosahujú rádovo desiatky až
stovky Mbit/s.
c. Siete MAN (Metropolitan area network) - metropolitná sieť. Sieť tohoto
typu prepája lokálne siete v mestskej zástavbe - obvykle je obmedzená na
jedno mesto. Rozloha: rádovo desiatky kilometrov. Metropolitné siete
umožňujú rozšírenie pôsobnosti LAN ich predĺžením, zvýšením počtu uzlov,
zvýšením prenosovej rýchlosti. Rýchlosť v MAN býva vysoká, ale
charakterom sa radí k sietiam LAN.
Delenie sietí
1. Podľa veľkosti
d. Siete WAN (Wide area network) - rozsiahla sieť. Spája rôzne LAN a MAN
siete v pôsobnosti krajín, kontinentov ale i sveta. Rozľahlé siete umožňujú
komunikáciu na veľké vzdialenosti. Prenosové rýchlosti sa veľmi líšia podľa
typu siete. Začínajú na desiatkach kbit, ale dosahujú aj rádovo Gbit/s.
Klasickým príkladom takejto siete je internet.
Delenie sietí
2. Podľa funkčného vzťahu
a.
Client – Server - Server poskytuje služby staniciam – klientom
(workstation). Serverov môže byť viacero typov - podľa typu
poskytovaných služieb - súborový server, tlačový server, poštový
server, www server, ftp server ... Nemusí platiť vzťah, že jeden
server je jeden počítač. Na jednom fyzickom počítači môže
existovať viacero serverov.
b. Peer-to-peer - Termín pochádza z angličtiny a znamená „rovný k
rovnému“, označuje sa tiež ako p2p sieť. Každá stanica v sieti
môže vyčleniť nejaký svoj prostriedok (diskový priestor, tlačiareň,
mechaniku ...) na zdieľanie. Iná stanica môže tieto prostriedky
využívať. Tento typ siete obvykle nemá centrálnu správu, každý
uzol sa spravuje sám. Zdieľanie prostriedkov je možné aj cez
internet.
Delenie sietí
3. Podľa topológie
a. Zbernicová - Spojenie sprostredkováva jediné prenosové médium
(zbernica), ku ktorému sú pripojené všetky uzly siete (koncové počítače).
Výhody
•
•
•
•
Jednoduchá realizácia a ľahké rozšírenie už existujúcej siete.
Nevyžaduje veľké množstvo káblov, ako napr. hviezdicová sieť.
Je vhodná pre malé alebo dočasné siete, ktoré nevyžadujú veľkú
rýchlosť prenosu.
Nízka zriaďovacia cena
Nevýhody
•
•
•
•
Komplikované odstraňovanie chýb, problematické lokalizovanie
poruchy vedenia.
Obmedzená dĺžka káblu a počtu staníc.
Ak nastane nejaký problém s káblom, prestane fungovať celá sieť.
Malá prenosová rýchlosť.
Delenie sietí
3. Podľa topológie
b. Kruhová (prstencová) - Jeden uzol je pripojený k ďalším dvom uzlom tak,
že vytvoria kruh (prstenec).
Výhody
•
•
•
•
Prenos dát je relatívne jednoduchý, pretože pakety sa posielajú
jedným smerom.
Pridanie ďalšieho uzlu má iba malý dopad na šírku pásma.
Nevznikajú kolízie.
Náklady sú menšie ako pri hviezdicovej topológii.
Nevýhody
•
•
•
•
Dáta musia prejsť cez každý počítač medzi odosielateľom a
príjemcom, čo zväčšuje dobu trvania prenosu.
Ak sa pokazí jeden uzol, pokazí sa s ním aj celá sieť a dáta nemôžu
byť správne prenášané.
Je ťažké nájsť a odstrániť chybu.
Pretože sú všetky stanice navzájom prepojené, musí sa kvôli
pridaniu nového uzlu dočasne vypnúť celá sieť.
Delenie sietí
3. Podľa topológie
c. Hviezdicovitá (star) - Jeden z najbežnejších typov topológií siete. Vo
svojej najjednoduchšej forme pozostáva z jedného centrálneho uzla,
ktorý môže byť tvorený prepínačom (switch), rozbočovačom koncentrátorom (HUB), smerovačom (router) alebo počítačom, ktorý sa
správa ako niektoré z týchto zariadení.
Výhody
•
•
•
•
•
•
Dobré prenosové parametre (rýchlosť, útlm, odolnosť voči zahlteniu...)
Jednoduché zriadenie
Necentralizovaná porucha má len nepatrný vplyv na sieť (v kruhovej topológii by bola
vyradená celá sieť)
Jednoduchá detekcia poruchy
Medzi každými dvoma uzlami siete existuje len jedna cesta
Dátové pakety sú prenášané rýchlo, pretože neputujú nepotrebnými uzlami (ak
centrálny uzol nie je prepínač)
Nevýhody
•
•
•
Vyššie zriaďovacie náklady (každý počítač musí mať kábel až k centrálnemu uzlu)
Potrebný dodatočný hardvér (centrálny uzol)
Porucha hostiteľského počítača, alebo centrálneho uzla bude mať vplyv na celú sieť
Delenie sietí
4. Podľa dátového prenosu
a. Káblový (drôtový) prenos dát (wired)
b. Bezkáblový (bezdrôtový) prenos dát (wireless)
• Krátkeho dosahu (Bluetooth)
• Stredného dosahu (IEEE 802.11)
• Ďalekého dosahu (satelit, GPRS, EDGE)
Technológia Bluetooth
• Bluetooth je bezdrôtová komunikačná technológia pracujúca v pásme 2,4 GHz
(rovnakom ako u Wi-Fi). Slúži na nadviazanie spojenia medzi dvoma
zariadeniami, napríklad mobilným telefónom a osobným počítačom alebo
headsetom.
• Definícia štandardom 802.15.1.
• Verzie bluetooth:
•
•
•
•
v1.0 – dátová priepustnosť max. 720 kbit/s, dosah do 10 m
v1.2 – najviac využívaná, dosah až na 100 m
v2.1 + EDR (Enhanced Data Rate) – nominálna rýchlosť 3 Mbit/s
v3.0 + HS (High Speed) – teoretická rýchlosť až do 24 Mbit/s
Technológia Wi-Fi
Bezdrôtové siete majú v štandardoch nadefinované dva základné druhy sietí, od
ktorých sa potom odvodzuje topológia.
a. Siete Ad-hoc – pracujú na princípe peer-to-peer, t.j. na príncípe priamej
komunikácie zariadení medzi sebou.
Výhoda: Nie je nutné žiadne centrum siete – prístupový bod.
Nevýhoda: Všetky počítače musia byť vo vzájomnom dosahu – malé siete.
Technológia Wi-Fi
b. Siete Infrastructure - Je to wi-fi sieť založená na prístupovom bode - Access Point
(AP). V každej takejto sieti musí byť aspoň jeden prístupový bod a zariadenia spolu
komunikujú cez AP. Klienti nemusia byť vo vzájomnom dosahu, stačí byť v dosahu
jedného AP. Je možné používať smerové antény s veľkým ziskom – veľký dosah siete.
Technológia Wi-Fi
Štandardy Wi-Fi
• 802.11a – WLAN v pásme 5 GHz s rýchlosťou 54 Mbps
• 802.11b – pásmo 2,4 GHz s rýchlosťou 11 Mbit/s (fyzická vrstva)
• 802.11g – pásmo 2,4 GHz (kompatibilita s b), rýchlosť 54 Mbit/s
• 802.11i – zlepšenie bezpečnosti v 802.11 (autentifikačný a šifrovací
algoritmus)
• 802.11k – doplnok, zefektívnenie využitia prenosového média na
základe merania kvality kanálov, šumu, zahltenia a vzájomného
rušenia.
• 802.11p – prvá podpora pre pripojenie rádiových staníc v
automobiloch k pevným bezdrôtovým AP.
• 802.11n – maximálna teoretická rýchlosť 600 Mbit/s
Metódy ochrany Wi-Fi sietí
• SSID – vysielanie (Service Set ID)
• WEP – šifrovanie statickým 64-bitovým kľúčom (nezašifrovaným)
• WEP2 – vylepšenie a odstránenie chýb WEP (128-bitový kľúč)
• WPA – WiFi Protected Areas, využíva dynamicky sa meniaci 128-bitový kľúč
• WPA2 – používa silné šifrovanie AES (Advanced Encryption Standard)
IP adresa
• Adresa IP alebo IP adresa je logický číselný identifikátor daného uzla
(najčastejšie počítača) v sieti, ktorý komunikuje s inými uzlami prostredníctvom
protokolu IP (napríklad Internet).
• Adresa IP je buď priamo priradená nejakému sieťovému rozhraniu, alebo je
prideľovaná dynamicky pomocou DHCP (Dynamic Host Control Protocol)
servera.
• IPv4 - 32-bitové číslo, takže teoreticky existuje 4
294 967 296 (viac než 4 miliardy) možných
adries. Je nepraktické a nepohodlné pracovať s
takto zapísaným číslom, preto sa 32 bitov
adresy IP delí na štyri 8-bitové čísla (číslo v
rozsahu 0-255), ktoré sa zapisujú v desiatkovej
sústave
oddelené
bodkou,
napríklad
207.142.131.205.
IP adresa
• IPv6 - verzia 6 Internet protokolu (IP); pôvodne sa volal IP Next Generation
(IPng).
• IPv6 podporuje až približne 3.4×1038 (340 sextiliónov) adries. To je približne
4.3×1020 (430 triliónov) adries na štvorcový palec (6.7×1017 (670 biliárd)
adries/mm²) Zemského povrchu.
• Očakáva sa, že IPv4 bude podporované aspoň do roku 2025, aby bol
ponechaný čas na opravu systémových nedostatkov IPv6.
• 128-bitová IPv6 adresa sa zvyčajne zapisuje ako osem skupín po štyroch
hexadecimálnych čísliciach. Napríklad:
2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7334
Download

História počítačových sietí