Počítačové sítě. Počítačová síť. Typy stanic v síti. Rozdělení sítí

Transkript

1 Pčítačvé sítě Pčítačvá síť vzájemné kmunikační prpjení pčítačů a dalších zařízení mžnsti využití : sdílení dat a prgramů - přístup k datvým subrům a spuštění prgramů na jiných pčítačích v síti sdílení technických prstředků - využití síťvých tiskáren, skenerů, disků... využití síťvých služeb: kmunikační služby - připjení k veřejné síti Internet bezpečnstní služby - věřvání uživatelů a přidělvání právnění subrvé služby - správa a zabezpečení síťvých disků tiskvé služby - řízení přístupu k tiskárnám v síti Typy stanic v síti pracvní stanice (wrkstatin) na prac. stanicích prvádějí uživatelé své úlhy pracují v prstředí běžnéh OS lkální prstředky využívají stejně jak u samstaných pčítačů, navíc mhu využívat prstředky pskytvané sítí na pracvní stanici nejsu kladeny žádné zvláštní pžadavky jejich typ, knfigurace a výknnst se vlí tak, aby dpvídaly prvzvanému OS a úlhám, které budu na ní zpracvávány server (bslužná stanice) stanice, která zajišťuje chd a řízení celé sítě (neb její části) pskytuje služby a své prstředky statním uživatelům sítě je na něm instalván síťvý perační systém na servery bývají bvykle kladeny vyšší pžadavky než na pracvní stanice, které se týkají především: splehlivsti rychlsti paměťvé kapacity Rzdělení sítí pdle rzlehlsti LAN - Lcal Area Netwrk (lkální síť ) celá síť zaujímá prstr řádvě stvek metrů většinu se jedná učebnu, šklu, úřad, firmu apd. bývá pd (fyzicku i lgicku) kntrlu správce sítě PAN - Persnal Area Netwrk - bezdrátvé připjení technických prstředků - ntebk, mbilní telefn, tiskárna... MAN - Metrplitan Area Netwrk (městská síť) reginální infrmační síť vznikne prpjením něklika menších sítí v rzsahu města WAN - Wide Area Netwrk (rzlehlá síť) síť prpjující menší sítě nárdní a celsvětvý rzsah - Internet příklad: Internet, CESNET (pčítačvá síť českých univerzit a vědeckých institucí) apd. pdle řízení peer-t-peer všechny pčítače jsu na hiererchicky rvncenné úrvni, mhu sučasně fungvat jak klienti i servery žádnému pčítači není přiřazena funkce serveru, který by dpvídal za celu síť vždy sám uživatel na svém pčítači určuje, která data z jeh pčítače jsu určena ke sdílení v síti sítě typu peer-t-peer jsu tedy pměrně jednduché. dpadají zde náklady spjené s přizváním výknnéh centrálníh serveru a dalších kmpnent nezbytných pr velké sítě sftware ptřebný pr vytvření sítě typu peer-t-peer je většinu sučástí peračníh systému (např. Windws XP) kdy pužít síť typu peer-t-peer: ptřebujete vytvřit síť přibližně d 10 pčítačů všichni uživatelé se nacházejí na jednm místě chrana není zásadním prblémem není nutná centrální správa sítě není nutné centrálně zálhvat data

2 v předvídatelné buducnsti bude mít budvaná síť mezený růst klient-server většina sítí má pčítače, které služí jak servery servery jsu ptimalizvány na t, aby zajistily chranu subrů a adresářů prti neprávněnému přístupu a pr rychlé dbavvání pžadavků na data z jedntlivých klientských pčítačů na serverech musí být nainstalván speciální servervý perační systém výhdy servervé sítě: pdpra až tisíce uživatelů přístup k subrům, tiskárnám a dalším periferním zařízením při zachvání chrany prti neprávněnému přístupu jedntlivých uživatelů prtže se data nacházejí puze na serverech, zamezuje se tím redundanci dat. data je mžné centrálně spravvat, t znamená, že je mžné zajistit jejich pravidelné zálhvání a nastavvání právnění přístupu jedntlivých uživatelů k těmt datům chrana dat je velice důležitá a čast je hlavním důvdem vlby servervé sítě. V servervém prstředí může chranu prvádět správce. Tent správce stanvuje veškerá právnění pr všechny uživatele sítě a může nastavit řadu dalších pravidel pr práci v síti servervé perační systémy umžňují také např. n-line duplikvání dat - ulžíme-li subr na server, pak se tent subr ulží sučasně na dva disky; v případě prblému s prvním diskem, je mžné pmcí zálžní kpie dat na druhém disku tat data vyhledat a bnvit. pdle způsbu prpjení drátvé susý kabel - kaxiál krucený pár - Twist Pair ptický kabel - vícenásbné světlvdné vlákn

3 bezdrátvé radivé - 2,4 neb 5GHz WiFi (Witreles Fidelity - bezdrátvá věrnst), satelitní SAT ptické - infra spektrum IR (PAN), viditelné spektrum (hustá zástavba - sídliště) využití cizích sítí telefnní síť kabelvá televize elektrrzvdná síť pdle tplgie - způsbu kmunikace sběrnice sběrnicvá tplgie je takvá tplgie, ve které jsu pčítače zapjeny v řadě za sebu pmcí jedinéh kabelu (segmentu) výhdy: eknmické využití kabelu (malá sptřeba vdičů) média nejsu drahá a snadn se s nimi pracuje jednduchá a splehlivá snadn se rzšiřuje nevýhdy: síť může při velkém prvzu zpmalit pruchvst prblémy se btížně izlují, btížná diagnstika, prušení kabelu může vlivnit mnh uživatelů mezená délka větve hvězda - strm hvězdicvá tplgie je takvá tplgie, ve které jsu pčítače zapjeny ke kabelvým segmentům, které vycházejí z jednh místa, kterému se říká rzbčvač. výhdy: nízká pruchvst, vyská rychlst ( Mbit/s) snadná mdifikace a přidávání nvých pčítačů centrální mnitrvání a správa selhání jednh pčítače nevlivní zbytek sítě nevýhdy vyská sptřeba vdičů, pužití drahých prvků, vyšší náklady pkud selže centrální prvek, selže celá síť kruh prstencvá tplgie je takvá tplgie, ve které jsu pčítače zapjeny ke kabelu, který tvří smyčku dnes mál pužívaná tplgie výhdy: rvncenný přístup pr všechny pčítače vyvážený výkn i při velkém pčtu uživatelů

4 nevýhdy: selhání jednh pčítače může mít dpad na zbytek sítě prblémy se btížně izlují reknfigurace sítě přeruší její prvz Kmpnenty sítí Hardwarvé kmpnenty sítě: přensvá média - kabely pasivní prvky - knektry a zásuvky aktivní prvky - síťvé adaptéry, prpjvací prvky Přensvá média kaxiální kabel (standard RG) pdpra Ethernet (10Mb/s) levný, zastaralý krucená dvjlinka - TP (Twisted Pair) nestíněný kabel - UTP - Unshielded Twisted Pair stíněný kabel - STP - Shielded Twisted Pair - stíněná krucená dvjlinka pdpra Fast Ethernet (100Mb/s) a Gigabit Ethernet (1000Mb/s) maximální délka segmentu bez ztráty dat metrů nejpužívanější druh kabelu, zejména sítě LAN ptický kabel svazek ptických skleněných vláken přens realizván laservým paprskem vyská rychlst přensu, malý útlum, nulvé rušení pměrně vyská cena, vyžaduje převaděč signálu Knektry a zásuvky spjení mezi adaptérem PC a sítí něklik typů knektrů: knektr N - pužíván u kaxiálníh kabelu RG-8 knektr BNC - pužíván u kaxiálníh kabelu RG-58 knektr RJ45 - inspirván knekrem RJ11, využívá se ve spjení s kabely UTP a STP knektr ST - pr ptická vlákna knektr SC - pr ptická vlákna Aktivní prvky síťvý adaptér zařízení pr připjení stanice (uzlu) k síti kabelvé a bezdrátvé rlí síťvé karty je připravvat data z pčítače pr síťvý kabel, psílat data d jinéh pčítače a kntrlvat tk dat mezi pčítačem a kabelvým systémem síťvá karta také přijímá příchzí data z kabelu a převádí je na data, kterým prcesr pčítače "rzumí".

5 pakvač (Repeater) - zesilvač signálu, prdlužuje délku segmentu na pžadvanu hdntu rzbčvač (Hub) - větvení sítě a vzájemné prpjení stanic přepínač (Switch) - inteligentní prpjvací prvek pracující s MAC adresami stanic mst (Bridge) - prpjení segmentů sítě směrvač (Ruter) - prpjení lkálních sítí a směrvání dat mezi sítěmi pmcí IP adres brána (Gateway) - připjení místní sítě k veřejné síti Přístupvé metdy V případech, kdy více pčítačů sdílí jedn přensvé médium (např. kabel), je třeba stanvit pravidla, na základě kterých budu jedntlivé stanice ke splečnému médiu přistupvat (vysílat d něj data). Metdy přístupu dělíme na bezklizní a klizní. Při klizi dchází ke ztrátě dat a data se musí psílat znvu. Vlba přístupvé metdy závisí na přensvé rychlsti a pužitých síťvých kmpnentách. přístupvá metda CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Cllisin Detectin) metda mnhnásbnéh přístupu prstřednictvím nasluchání nsné a s detekcí klizí uzel, který ptřebuje vysílat, sleduje, c se děje na přensvém médiu; pkud na médiu nedchází k přensu dat, uzel začne vysílat; pkud se stane, že něklik uzlů vyšle svá data ve stejný kamžik, djde ke klizi na médiu ani jeden signál nebude přenesen bezchybně. Pkud nastala klize, djde k přerušení psílání dat a p určitém náhdném časvém kamžiku se jedntlivé uzly pkusí data vyslat znvu. výhda tét metdy - snadná implementace a správa sítě nevýhda tét metdy - rstucí mnžství klizí při zvyšvání pčtu připjených stanic, tent pčet klizí u velkéh pčtu připjených stanic není zanedbatelný, tat metda nezajišťuje také rvnměrný přístup všech uzlů k síti. přístupvá metda Tken-ring metda zalžená na předávání tzv. známky (angl. tken). Známku si můžete představit jak pvlenku, která dvluje jedntlivým pčítačům zahájit přens dat. jak tken-ring funguje: pkud pčítač chce pslat data přes síť, musí pčkat na vlnu známku (tken). Pkud pčítač detekuje vlnu známku, převezme nad ní kntrlu. kamžitě jakmile pčítač získá kntrlu nad známku, může začít psílat data; pčítač pšle d sítě rámec dat; v každém rámci jsu přidané infrmace, jak jsu adresy cílvéh a zdrjvéh pčítače, infrmace tm, zda-li jde rámec dat neb známku atd.; rámec pstupuje p kruhu, a t d té dby, dkud nedrazí d pčítače s adresu, která dpvídá cílvé adrese ulžené v rámci jakmile rámec drazí d cílvéh pčítače, zkpíruje se d přijímací vyrvnávací paměti; pčítač d stavvéh ple rámce zapíše, že infrmace byla přijata; tent stavvý rámec pkračuje dále p kruhu, a t d té dby, dkud nedrazí d desílajícíh pčítače rámec drazil d desílajícíh pčítače; zde je příjem ptvrzen jak úspěšný; desílající pčítač nyní dstraní rámec z kruhu a vyšle d kruhu nvu známku. Prstředí sítě z hlediska uživatele Všechny, kdy pracují na stanicích připjených d sítě a jakkliv pužívají síť nazýváme uživatelé sítě. Každý uživatel je jednznačně identifikván uživatelským jménem, při jeh definváním správcem sítě. Pr každéh uživatele lze definvat řadu parametrů ( uživatelské hesl, přístupvá práva k subrům, příslušnst k uživatelské skupině, ) supervisr je určen k prvádění řízení a správy sítě

6 může prvádět veškeré činnsti a dispnuje všemi právy ke všem adresářům tent typ uživatele by měl být chráněn nesnadn zjistitelným heslem řádný uživatel je uživatel, který využívá síť pr svji práci je vytvářen a rušen správcem sítě, při vytváření je definván jeh už. jmén a práva v síti práva by měla být definvána tak, aby uživatel mhl bez prblémů zpracvávat svje úlhy a přitm nenarušval práci statních uživatelů uživatelé, kteří nemají vytvřen vlastní účet, se mhu d sítě přihlásit jak tzv. guest becný uživatel s velmi mezenými právy uživatelské skupiny uživatele, kteří jsu v síti definváni lze sdružvat d skupin (grup), těmt skupinám lze přidělvat práva pr uživatele se stejnými právy není třeba nastavvat práva jedntlivě, stačí je zařadit d příslušné skupiny Mdel OSI Síťvá kmunikace C se děje zjedndušeně v pčítači při síťvé kmunikaci: 1. rzpznání dat 2. rzdělení dat d zpracvatelných dávek 3. připjení dat, které určí umístění dat a značí příjemce ke každé dávce dat 4. připjení infrmací časvání a kntrle chyb (infrmace služící přijímacímu pčítači ke zjištění th, zda-li data byla správně dručena) 5. převedení dat d sítě a jejich zaslání d určenéh místa Zpracvání těcht krků je prváděn pdle přesně definvaných prcedur. Tyt prcedury se nazývají prtkly, neb také pravidla chvání. Prtže existuje mnh hardwarvéh a sftwarvéh vybavení ddávanéh d různých ddavatelů a tt vybavení musí vzájemně kmunikvat, vznikla ptřeba sestavit standardní prtkly, které by tt umžnily. Referenční mdel OSI (Open Systems Intercnnectin) sada specifikací ppisující síťvu architekturu pr prpjvání rzdílných zařízení vydána v rce 1984 na základě specifikací mdelu OSI jedntliví ddavatelé navrhují síťvé prdukty ppisuje, jak síťvý hardware a sftware kmunikuje na různých úrvních vrstev mdelu OSI Vrstva Paket v architektuře mdelu OSI je síťvá kmunikace rzdělena d 7 vrstev každá vrstva pkrývá jiné činnsti sítě, jiné vybavení neb prtkly mezi vrstvami, které se nacházejí bezprstředně vedle sebe, dchází ke kmunikaci a vzájemné splupráci při desílání (přijímání) dat z jednh pčítače d druhéh zajišťuje každá vrstva určitu službu neb činnst vrstvy jsu d sebe navzájem dděleny pmcí rzhraní, které umžňuje kmunikaci mezi vrstvami. becně platí, že každá vrstva pskytuje služby následující vyšší vrstvě. Takt je zajištěn, že vyšší vrstvy (vyknávající slžitější činnsti) se nemusí starat činnsti, které zajišťují nižší vrstvy síťvé funkce v každé vrstvě jsu realizvány sftwarvě pmcí určité sady prtklů aby kmunikace mezi vrstvami byla jedndušší, jsu data rzdělena d tzv. paketů jedntka dat přenášených z jednh zařízení v síti d druhéh jak jeden celek prchází pstupně jedntlivými vrstvami d aplikační vrstvy d fyzické vrstvy, každé vrstvě přidá sftware k paketu další frmátvání neb adresu, které jsu nezbytné pr úspěšný přens p síti u pčítače, který přijímá data, prchází paket vrstvami v pačném přadí, sftware v každé vrstvě přečte infrmace z paketu, zredukuje je a pšle paket d vyšší vrstvy; pté, c se paket dstane až d aplikační vrstvy, jsu infrmace zredukvány d půvdní pdby, v tét pdbě jsu data pr aplikaci v přijímacím pčítači čitelná Aplikační vrstva nejvyšší vrstva mdelu OSI pskytuje služby, které přím pdprují uživatelské aplikace - například sftware pr přesun subrů, pr přístup k databázím neb pr elektrnicku pštu řídí becný přístup k síti, kntrlu tku a pravy chyb

7 Prezentační vrstva stanvuje frmát pužívaný pr výměnu dat mezi pčítači v síti v pčítači, který desílá data, přelží tat data z frmátu z aplikační vrstvy d běžně srzumitelnéh, zprstředkujícíh frmátu; v pčítači, který přijímá data, přelží prezentační vrstva zprstředkující frmát d frmátu srzumitelnéh pr aplikační vrstvu tht pčítače dpvídá za převedení prtklu, přelžení dat, zakódvání dat, změnu neb knverzi sady znaků a za dekmpresi grafických příkazů také řídí kmpresi dat - snižuje se pčet přenášených bitů p síti Relační vrstva zajišťuje zřízení, pužití a uknčení spjení (relace) mezi dvěma aplikacemi na různých pčítačích zajišťuje synchrnizaci mezi uživatelskými úkly; synchrnizace je uskutečňvána rzmístěním kntrlních bdů v tku dat; pkud djde k selhání sítě, dchází puze k pětvnému přensu dat d psledníh úspěšně dručenéh kntrlníh bdu také určuje, kdy a jak dluh budu jedntlivé strany vysílat Transprtní vrstva zajišťuje úspěšné dručení paketů bez chyb a t ve správném přadí, beze ztrát neb duplikací také spjuje malé pakety d jednh většíh neb velký paket rzdělí d něklika malých; tat činnst se prvádí z důvdu zvýšení efektivnsti přenášení paketů p síti. na straně příjmu transprtní vrstva uskutečňuje tut činnst bráceně, navíc ještě většinu dešle ptvrzení přijetí zajišťuje kntrlu tku, nakládání s chybami a zapjuje se d řešení prblémů s dručením pškzených dat Síťvá vrstva dpvídá za adresvání zpráv překládáním lgických adres a názvů d fyzických adres v tét vrstvě se také určí cesta z desílajícíh d cílvéh pčítače také zajišťuje chranu sítě prti zahlcení Spjvá (linkvá) vrstva psílá datvé rámce ze síťvé vrstvy d fyzické vrstvy pkud data pčítač přijímá, spjvá vrstva skládá jedntlivé bity z fyzické vrstvy d datvých rámců datvý rámec je uspřádaná lgická struktura, ve které jsu data umístěna spjvá vrstva dpvídá za zajištění bezchybnéh přensu rámců z jednh pčítače d druhéh přes fyzicku vrstvu; při deslání rámce ze spjvé vrstvy čeká bvykle tat vrstva na ptvrzení d příjemce, pkud data nejsu dručena v přádku, zašle se rámec znvu následující brázek znázrňuje příklad jednduchéh datvéh rámce - ID příjemce představuje adresu pčítače, kterému jsu data určena, ID desílatele představuje adresu desílajícíh pčítače, řídicí infrmace uvádějí typ rámce, směrvání a údaje segmentaci, daty se míní vlastní předmět přensu, CRC (kntrla cyklickým kódem) služí pr věření, zda-li datvý rámec byl dručen správně

8 Fyzická vrstva přenáší nestrukturvaný tk bitů přes fyzické médium (např. síťvý kabel) dpvídá za přens bitů (nul a jedniček) z jednh pčítače d druhéh určuje kódvání dat a synchrnizaci bitů, převd d příslušných elektrických neb ptických impulsů.

9 Síťvé kmpnenty Dvě sítě mhu být vzájemně prpjeny, a t jednu na úrvni fyzické vrstvy, jindy na úrvni vrstvy spjvé či vrstvy síťvé, jindy až na úrvni aplikační vrstvy. C t znamená? Jak je patrné z následujícíh brázku, mezi dvěma kabelvými segmenty (neb i mezi celými sítěmi) se vždy nachází určité prpjvací zařízení. Tat zařízení mhu fungvat různými způsby, a právě tent způsb fungvání "prpjvacíh zařízení" je určující pr charakter vzájemnéh prpjení dílčích sítí. 1. První typ prpjení sítí je prpjení na úrvni fyzické vrstvy. U tht typu prpjení prpjvací zařízení dkáže pracvat puze s přensvými prtkly fyzické vrstvy. Prpjvací zařízení je značván jak pakvač. 2. Pkud prpjvací zařízení pracuje i s prtkly spjvé vrstvy, tj. dkáže rzpznat a interpretvat jedntlivé datvé rámce a při své práci se řídit jejich bsahem, pak se jedná prpjvací zařízení značvané jak mst (anglicky: bridge) či přepínač (anglicky: switch) a jím prpjené sítě jsu prpjené na úrvni spjvé vrstvy 3. Pr vrstvu síťvu jsu t směrvače (rutery). 4. Pr vrstvu aplikační jsu t brány (anglicky: gateways). Pslední kategrie prpjvacíh zařízení jsu rzbčvače (anglicky: hubs). Tat kategrie je charakteristická tím, že nemá aprirně definvaný způsb fungvání. Prtkl Prtkly jsu určitá pravidla a pstupy, které řídí kmunikaci a vzájemnu interakci mezi pčítači zapjenými v síti. Existuje mnh prtklů, jedntlivé prtkly plní různé úkly a jsu určeny pr různé účely. Některé prtkly jsu určeny jen pr některé vrstvy OSI. Můžeme se setkat s pjmem prtklvý sth, je t standardizvaná sada prtklů, které jsu určeny pr jedntlivé vrstvy mdelu OSI.

10 TCP/IP TCP/IP (Transmissin Cntrl Prtcl/Intemet Prtcl) je standardní sada prtklů zajišťujících kmunikaci v hetergenním prstředí. Krmě th nabízí TCP/IP přístup k celsvětvému Internetu a jeh zdrjům. Pužívá se jak standardní prtkl pr dsažení vzájemné splupráce mezi pčítači pracujícími na různých platfrmách. Tat tzv. interperabilita je jednu z hlavních výhd TCP/IP. Téměř všechny sítě pdprují prtkl TCP/IP, a prt se běžně pužívá jak prtkl mezi sítěmi. Díky své blibě se TCP/IP stal de fact standardem pr prpjení mezi sítěmi. Mezi prtkly vytvřené pr sadu TCP/IP patří: Vrstvy prtklu TCP/IP Aplikační vrstva - prvz síťvých aplikací - služeb Transprtní vrstva - přens dat mezi zdrjem a cílem Síťvá vrstva - adresace a směrvání dat Linkvá vrstva - parametry el. signálu Prces desílání dat Přens zpráv sítí

11 Vrstevný mdel TCP/IP (4 vrstvy) a vrstevný mdel OSI (7 vrstev) TCP / IP Aplikační Transprtní Síťvá vrstva Vrstva síťvéh rzhraní (linkvá) OSI Aplikační Prezentační Relační Transprtní Síťvá Linkvá Fyzická Adresy uzlů v síti MAC adresa - Medium Acces Cntrl fyzická adresa uzlu daná výrbcem adaptéru, 48 bitů - 6 x 8 bit hexadecimální prezentace 00-0A-48-0A-E5-44 IP adresa lgická adresa uzlu daná administrátrem, 32(128) bitů - 4 x 8 bit (IP-adresace IPv4) číselná prezentace DN adresa - Dmain Name dménvá adresa