STŘEDNÍ ŠKOLA, HAVÍŘOV-ŠUMBARK, SÝKOROVA 1/613, příspěvková organizace POČÍTAČOVÉ SÍTĚ I.

Transkript

1 STŘEDNÍ ŠKOLA, HAVÍŘOV-ŠUMBARK, SÝKOROVA 1/613, příspěvková organizace POČÍTAČOVÉ SÍTĚ I. Ing. Pavel Chmiel, Ph.D. Copyright 2018

2 ÚVOD DO POČÍTAČOVÝCH SÍTÍ Počítačová (resp. datová) síť jedná se o souhrnné označení všech technických a programových prostředků, které zajišťují spojení a přenos informací mezi počítači či jinými zařízeními (např. tiskárna, IP telefon, TV přijímač, IoT 1 atd.). Každé zařízení připojené k datové síti musí být vybaveno síťovým rozhraním. Síťové rozhraní umožňuje jednotlivým uživatelům vzájemnou komunikaci prostřednictvím přenosové cesty, podle určitých, pevně daných, pravidel (protokol) typicky přenos zpráv, dat nebo společné využívání síťových služeb. Z hlediska rozlehlosti není datová síť nijak omezena. Přenos dat: Fyzicky se informace přenáší prostřednictvím komunikačního kanálu (např. elektrický vodič, optické vlákno, elektromagnetické vlnění), který se nachází mezi vysílacím a přijímacím zařízením pomocí signálů, především elektrický a světelný. Informace je zakódována do změny určitého parametru tohoto signálu, např. velikost či polarita napětí, intenzita světla, atd. zdroj: Itnetwork.cz Přenáší se jednotlivé bity, bajty nebo celé bloky dat. Z hlediska přenosu dat je významná především: vzdálenost rychlost přenosová cesta spolehlivost přenosu dat (spolehlivý / nespolehlivý přenos dat) 1 Internet věcí (anglicky Internet of Things) - moderní přístroje a spotřebiče sledované a ovládané na dálku pomocí internetu.

3 Přenosová cesta: V prostředí počítačových sítí se informace přenáší různými způsoby, s využitím různých technik: 1. Podle počtu najednou přenášených bitů v jednom směru: a. sériový přenos: přenáší se vždy 1 bit (1 vodič, 1 přenosový kanál) v jednom směru, b. paralelní přenos: přenáší se více jak 1 bit najednou (více vodičů) v jednom směru. 2. Podle možnosti přenosu informací v obou směrech najednou: a. Simplexní přenos: umožňuje komunikaci (přenos informací) pouze v jednom směru. Příkladem je vysílání TV, rozhlasu, bezdrátové mikrofony, GPS navigace, dětské elektronické chůvičky, RC modely atd. b. Duplexní přenos: umožňuje komunikaci (přenos informací) v obou směrech. Duplexní přenos dále dělíme na: Half-Duplex (tedy poloviční duplex): Obě strany mohou přijímat i vysílat, avšak ne současně. V každý jednotlivý okamžik probíhá přenos pouze jedním směrem. Příkladem je např. komunikace pomocí radiostanic, vysílaček a některé starší typy lokálních počítačových sítí (sběrnicová, kruhová topologie) Full-Duplex (tedy plný duplex): Obě strany mohou přijímat i vysílat současně. V každý jednotlivý okamžik může probíhat komunikace v obou směrech současně. Pro každý směr přenosu tedy existuje samostatný přenosový kanál (např. 2 páry vodičů). Příkladem je např. telefonický hovor, moderní typy lokálních datových sítí (tzv. hvězdicová topologie), moderní typy počítačových rozhraní (např. USB, Bluetooth), počítačových sběrnic (např. PCI Express) atd.

4 Význam počítačových sítí 1. Sdílení informací, dat a programů - Webové stránky (prezentace informací např. o firmě, instituci, soukromé osobě, městě, dále pak zpravodajství o aktuálním dění doma i ve světě v různých oblastech lidské činnosti atd.). - Informační systémy (veřejné, podnikové): umožňují sběr, přenos, úpravu, uchování, zpracování a prezentaci informací určitého typu. Do informačního systému mají přístup pouze autorizované osoby, každá osoba má přesně vymezená oprávnění, jak s informacemi nakládat. - Sdílení a správa datových souborů na vzdáleném serveru (např. služba FTP). - Cloud: síť vzájemně propojených serverů, které spolupracují a doplňují se - pracují jako jeden tým. Cloud bývá navržen buď k ukládání a správě dat, spouštění aplikací, nebo pro doručování obsahu a služeb, jako je streamování videí, elektronická pošta, kancelářský software atd. Informace, data a sdílený obsah je tak k dispozici kdekoliv a kdykoliv. - Síťová licence programů. 2. Sdílení technických prostředků (hardware) - Síťová tiskárna a multifunkční zařízení - Síťové paměťové úložiště - Zobrazovací jednotky 3. Komunikace mezi uživateli - Elektronická pošta - Chat - Sociální sítě (např. Facebook, Twitter, Instagram atd.) - Instant messanging (např. ICQ, Skype): internetová služba, umožňující svým uživatelům sledovat, kteří jejich přátelé jsou právě připojeni, a dle potřeby jim posílat zprávy v reálném čase, chatovat, přeposílat soubory mezi uživateli a i jinak komunikovat (audio/video). 4. Služby pro uživatele - Internetové obchody, bazary - Internetové bankovnictví, platební brány - Digitální měna (kryptoměna, elektronické peníze): BitCoin, LiteCoin, Ether, Monero atd. - Online burzy, sázení, loterie - Elektronická podatelna, datové schránky - Samoobslužné online webové aplikace (např. ČEZ online) - Video a audio na vyžádání 5. Zábava - Online hry - Internetová rádia - Streaming a sdílení videa

5 - geocaching 6. Vzdálené monitorování, řízení, údržba a opravy - Vzdálená plocha (např. TeamViewer) - Elektronický zabezpečovací systém - IoT, chytré spotřebiče v domácnosti a průmyslu, autonomní (samořízená) vozidla, vzdálené řízení a monitorování technologických procesů, atd. Pravidla počítačové sítě 1. Počítače (zařízení) připojené do sítě musí používat stejné postupy pro posílání a přijímání dat. Tyto postupy se nazývají komunikační protokoly. 2. Data musí být doručována nezkreslená, tj. stejná jako při odesílání. 3. U spolehlivého přenosu dat musí existovat metoda, kde přijímající počítač potvrdí odesílajícímu počítači, že obdržel nezkreslená data případně informující odesílající počítač, že přijatá data jsou jiná, než odeslaná a že je nutné opakovat přenos. 4. Počítače v síti musí být schopny poznat, z jakého počítače data pocházejí, do jakého počítače v síti směřují a jaké síťové aplikaci (programu) náleží. Musí tedy existovat jednoznačná adresa, která identifikuje počítač a síťovou aplikaci (např. webový prohlížeč, poštovní klient, počítačová hra atd.). 5. Pro bezpečnost provozu, musí existovat metoda pro identifikaci a ověřování počítačů připojených do počítačové sítě. Rozdělení počítačových sítí 1. Podle rozlohy sítě: a. LAN (Local Area Network) lokální počítačová síť. Vytvořena na omezeném prostoru v rámci jedné firmy, budovy, lokality. Je-li síť vytvořena pomocí bezdrátových síťových adaptérů (např. pomocí technologie WiFi nebo Bluetooth), hovoříme o WLAN (Wireless LAN, česky bezdrátová lokální síť). b. MAN (Metropolitan Area Network) městská počítačová síť. Menší než WAN, větší než LAN. Pokrývá území města nebo jeho části či větší organizace. V Havířově provozuje rozsáhlou metropolitní síť společnost PODA, v Ostravě provozuje městskou síť společnost OVANET, apod. Pro spojení je využito optických vláknových spojů či vysokorychlostních bezdrátových spojů. c. WAN (Wide Area Network) rozlehlá počítačová síť. Pokrývá rozlehlé geografické území obvykle překračující hranice města, regionu nebo státu. Jedná se o propojení sítí LAN a případně MAN mezi sebou. Největším a nejznámějším příkladem WAN je celosvětová síť Internet. d. PAN (Personal Area Network) osobní počítačová síť. Jde o sítě s nejmenší rozlehlostí (obvykle několik metrů), jsou používané pro propojení osobních elektronických zařízení typu mobilní telefon, přenosný počítač, PDA, různá koncová chytrá zařízení, IoT atd. Nejčastěji jsou realizovány pomocí technologie Bluetooth, WiFi nebo IrDA.

6 2. Podle způsobu navázání komunikace a. Sítě spojované před zahájením přenosu dat je mezi oběma koncovými stanicemi navázáno spojení, tedy cílová stanice se musí ohlásit (obdoba telefonního hovoru), teprve poté je proveden přenos dat. Veškerá data jsou přenášena stejnou cestou, která je vytyčena při navázání spojení. Výhodné pro přenos většího objemu dat. b. Sítě nespojované spojení se nenavazuje, data jsou rozdělena na datové balíčky (pakety) s adresou koncové stanice (příjemce). Jednotlivé pakety jsou přenášeny a směrovány k cíli různými cestami aniž by byla ověřena možnost přijetí dat (obdoba dopisu zaslaného poštou). Výhodné pro přenos menšího objemu dat. 3. Podle topologie (způsobu propojení) jednotlivých stanic: a. Sběrnicová stanice jsou propojeny jedním koaxiálním kabelem (propojení do jedné řady). b. Hvězdicová stanice jsou propojeny přes aktivní centrální prvek (SWITCH, popř. HUB), který řídí komunikaci v síti. c. Kruhová stanice jsou propojeny zpravidla jedním vedením do uzavřeného kruhu. Pozn.: jednotlivé topologie budou podrobněji probrány v kapitole Topologie sítí LAN. 4. Podle síťového standardu, např.: a. Ethernet (IEEE 802.3) b. WiFi (IEEE ) c. Bluetooth (IEEE ) d. WiMAX (IEEE ) e. ARCNet (jeden z prvních síťových standardů pro LAN, dnes se již nepoužívá) f. Token Ring g. FDDI h. další síťové standardy 5. Podle způsobu propojení síťových prvků: a. Metalické (drátové) propojení pomocí koaxiálního kabelu nebo kroucenou dvoulinkou b. Optické propojení pomocí optických vláken c. Bezdrátové (wireless) propojení pomocí rádiových vln v určitém frekvenčním pásmu 6. Podle použití serveru: a. Klient-server sever je zabezpečený počítač v síti nabízející určité služby klientským stanicím. Příkladem je např. webový, poštovní, databázový či souborový server. Servery mají speciální síťový operační systém a zabezpečení a obvykle bezobslužný (autonomní), nepřetržitý provoz. Podle typu serveru a služby se klientské stanice mohou k serveru přihlásit pomocí přihlašovacích údajů a podle nich jsou jim přidělena určitá práva (uživatel, správce dat, administrátor atd.). b. Peer to peer v síti neexistuje server, všechny připojené klientské stanice jsou si rovny a nabízejí si služby mezi sebou.

7 7. Podle metody přístupu k síti (vysvětleno v kapitolách Topologie sítí, Přístupové metody): a. Náhodný přístup (stochastický) metoda kolize b. Řízený přístup (deterministický) využití tzv. tokenu, klientské stanice mají přesně vymezený čas pro vysílání dat. 8. Podle vlastnictví sítě: a. Veřejná síť (PDN, Public data network) je síť otevřená široké veřejnosti. Uživatelem takovéto sítě může být kdokoliv, kdo má zájem a je ochoten zaplatit za služby sítě (přenos dat), resp. přistoupit na podmínky toho, kdo takovouto síť provozuje. Provozovatelem bývá subjekt, který svou datovou síť sám nepoužívá. Vlastní ji a provozuje především proto, aby její služby mohl poskytovat na komerční bázi jiným subjektům. Zřizování a provozování veřejných datových sítí ve většině zemí světa vyžaduje získání licence (licence na poskytování veřejných služeb přenosu dat). b. Privátní síť (domácí, podnikové, kancelářské sítě LAN), v síti se pro komunikaci využívají speciální privátní (soukromé) IP adresy. Veřejné IP adresy (tj. globálně směrovatelné v internetu) zde nejsou žádoucí nebo nejsou dostupné. Komunikace v této síti je považována za bezpečnou, neboť v uzavřené síti komunikují pouze prověřené subjekty a přímo nelze přenášet data z/do celosvětové sítě Internet. c. Virtuální privátní síť (VPN, Virtual private network) umožňuje zabezpečené propojení počítačů prostřednictvím veřejné (nedůvěryhodné) počítačové sítě. Při navazování spojení je totožnost obou stran ověřována pomocí digitálních certifikátů, dojde k autentizaci (ověření identity komunikujících subjektů). Veškerá komunikace je šifrována, a proto můžeme takové propojení považovat za bezpečné jako v privátní síti.