1 Počítačové sítě, internet

Transkript

1 1 Počítačové sítě, internet Počítačová síť není nic jiného než propojení několika počítačů mezi sebou. Takovéto propojení počítačů umožňuje pohodlnou komunikaci a výměnu dat mezi počítači. Jsou-li do sítě připojeny navíc další technické prostředky, jako například tiskárny, modemy a podobně, mohou tyto prostředky sdílet uživatelé všech počítačů připojených do počítačové sítě. Jistě už tušíte, že kromě samotného připojení (technického zabezpečení) je zapotřebí i patřičné programové vybavení, které tvoří síťový operační systém. V dnešní době jsou nejpoužívanější síťové systémy postaveny na operačních systémech Microsoft Windows (NT, XP, 2000, 2003, 2008, 7), Novell Netware a Unix (Linux). Nezapomeňte, že pokud chcete počítače propojit, je třeba dovybavit propojované počítače síťovými kartami. Propojení těchto dílů zajistíte nejčastěji elektricky vodivým kabelem (nejpoužívanější je kroucená dvoulinka, twisted pair), někde bývá použito propojení pomocí optického kabelu, propojení radiové nebo dokonce satelitní. Typy sítí z hlediska rozsahu LAN (Local Area Network) malá lokální počítačová síť. Vznikne propojením počítačů v rámci pracoviště nebo podniku. Počítačů zapojených do jedné sítě může být i několik desítek. MAN (Metropolitan Area Network) - označuje sítě středně velké. Stejně jako u LAN, není jejich rozloha dána nějakými přesnými rozměry. V sítí MAN je většinou propojeno několik přilehlých budov, ve kterých se nacházejí sítě LAN. WAN (Wide Area Network) rozsáhlá počítačová síť, která už může překračovat hranice podniku, města nebo státu. Vybudování rozsáhlé sítě je velmi finančně náročné, ale i technicky a programově. Proto instalaci a zprovoznění sítě raději přenechejte odborníkům. PAN (Persional Area Network) osobní počítačová síť, kterou člověk používá pro propojení osobních elektronických zařízení (mobilní telefon, PDA, Notebook, náhlavní soupravy apod.). Spojení se provádí zpravidla pomocí technologie Bluetooth nebo IrDA (infračervený port - Infrared Data Association) Počítačové sítě používají různé protokoly - to jsou normy, které určují, jak se data přenáší mezi jednotlivými částmi sítě. Nejpoužívanější jsou protokoly TCP/IP a IPX/SPX. V sítích s protokolem TCP/IP má každý počítač své jedinečné označení - IP adresu. Ta má čtyři číselné části (ve verzi IP4), každá část může nabývat hodnot od 0 do 255. Některé adresy jsou vyhrazeny pro speciální použití, například pro počítače lokálních sítí. 1

2 1.1 Topologie sítě Topologií sítě rozumíme způsob zapojení počítačů do počítačové sítě. Rozeznáváme tři základní druhy: Sběrnicová topologie Malá spotřeba kabelu. Média nejsou drahá a snadno se s nimi pracuje. Je jednoduchá a spolehlivá. Snadno se rozšiřuje. Síť se může při velkém provozu zpomalit. Problémy se obtížně izolují. Porušení kabelu může ovlivnit mnoho uživatelů. Prstencová topologie Rovnocenný přístup pro všechny počítače. Vyvážený výkon i při velkém počtu uživatelů. Selhání jednoho počítače může mít dopad na zbytek sítě. Problémy se obtížně izolují. Rekonfigurace sítě přeruší její provoz. Hvězdicová topologie Snadná modifikace a přidávání nových počítačů. Centrální monitorování a správa. Selhání jednoho počítače neovlivní zbytek sítě. Pokud selže centrální prvek (HUB), selže celá síť. Stromová (smíšená) topologie Snadná modifikace a přidávání nových počítačů. Centrální monitorování a správa. Selhání jednoho aktivního prvku neovlivní zbytek sítě. Snižuje se potřebné množství kabelů, zvyšuje se obtížnost odposlouchávání síťové komunikace Pokud selže centrální prvek (HUB), selže část sítě Sběrnicová topologie Tato topologie je známa jako nejjednodušší a nejčastější způsob zapojení počítačů do sítě. Skládá se z jediného kabelu nazývaného hlavní kabel (páteř), který v jedné řadě propojuje všechny počítače v síti. Komunikace ve sběrnicové topologii Počítače v síti se sběrnicovou topologií komunikují tak, že adresují data konkrétnímu počítači a posílají tato data po kabelu ve formě elektrických signálů. Data v síti ve formě elektrických 2

3 signálů jsou posílána všem počítačům v síti, nicméně informaci přijme pouze ten počítač, jehož adresa odpovídá adrese zakódované v počátečním signálu. V daný okamžik může zprávy odesílat vždy pouze jeden počítač. Protože ve sběrnicové síti může v daném okamžiku data posílat vždy pouze jeden počítač, závisí výkon sítě na počtu počítačů připojených ke sběrnici. Čím více počítačů je ke sběrnici připojených, tím více počítačů bude čekat, aby mohly poslat data po sběrnici, a tím bude síť pomalejší. Protože data, neboli elektrický signál, jsou posílána po celé síti, cestují z jednoho konce kabelu na druhý. Kdyby mohl signál pokračovat bez přerušení, neustále by se vracel tam a zpět podél kabelu a zabránil by tak ostatním počítačům v odesílání jejich signálů. Proto je potřeba signál, co měl možnost dosáhnout cílové adresy, zastavit. Aby se zastavilo vracení signálu, umístí se na oba konce kabelu terminátor, který pohlcuje volné signály. Pohlcování vyčistí kabel tak, aby mohly data posílat i další počítače. Všechny konce kabelu v síti musí být do něčeho zapojeny. Konec kabelu může být například zapojen do počítače nebo do konektoru prodlužovacího kabelu. Jakýkoliv volný konec kabelu musí být zakončen tak, aby se předcházelo vracení signálu. Přerušení komunikace v síti V případě, že je kabel fyzicky rozříznut na dvě části nebo se jeden konec odpojí, dojde k přerušení kabelu. V každém případě nebude mít jeden nebo více konců terminátor a signál se bude vracet. Následkem toho se přeruší činnost v síti Prstencová topologie (kruh) Prstencová topologie propojuje počítače pomocí kabelu v jediném okruhu. Neexistují žádné zakončené konce. Signál postupuje po smyčce v jednom směru a prochází všemi počítači. Narozdíl od pasivní sběrnicové topologie funguje každý počítač jako opakovač, tzn. že zesiluje signál a posílá ho do dalšího počítače. Protože signál prochází všemi počítači, může mít selhání jednoho počítače dopad na celou síť. Komunikace v prstencové topologii Jeden způsob přenosu dat po kruhu se nazývá předávání známky. Známka (token) se posílá z jednoho počítače na druhý, dokud se nedostane do počítače, který má data k odeslání. Vysílající počítač známku pozmění, přiřadí datům elektronickou adresu a pošle ji dál po okruhu. Data procházejí všemi počítači, dokud nenaleznou počítač s adresou, která odpovídá jim přiřazené adrese. Přijímací počítač vrátí vysílacímu počítači zprávu, že data byla přijata. Po ověření vytvoří vysílací počítač novou známku a uvolní ji do sítě. 3

4 Přerušení komunikace v síti V případě, že je kabel fyzicky rozříznut, dojde k přerušení kabelu. Následkem toho se přeruší činnost v síti Hvězdicová topologie (strom) Ve hvězdicové topologii jsou počítače propojeny pomocí kabelových segmentů k centrálnímu prvku sítě, nazývanému rozbočovač (HUB, SWITCH). Signály se přenáší z vysílacího počítače přes rozbočovače do všech počítačů v síti. Tato topologie pochází z počátků používání výpočetní techniky, kdy bývaly počítače připojeny k centrálnímu počítači mainframe. Mezi každými dvěma stanicemi musí existovat jen jedna cesta! Tento způsob zapojení je dnes nejpoužívanější. Hvězdicová topologie nabízí centralizované zdroje a správu. Protože jsou však všechny počítače připojeny k centrálnímu bodu, vyžaduje tato topologie při instalaci velké sítě velké množství kabelů. Kromě toho, selže-li centrální bod, přestane fungovat celá síť. Pokud ve hvězdicové síti selže jeden počítač nebo kabel, který ho připojuje k rozbočovači, pouze tento nefunkční počítač nebude moci posílat nebo přijímat data ze sítě. Zbývající část sítě bude i nadále fungovat normálně Stromová topologie (smíšená) Ostatní topologie jsou pouze kombinací předchozích typů, například stromová topologie při níž je spojeno více hvězdicových sítí v jednu. V Internetu se používá topologie smíšená. To má za následek, že při poruše jednoho počítače prochází signál na určené místo jinou cestou. 4

5 1.2 Dělení sítí podle jejich architektury Sítě mohou mít architekturu, buď peer-to-peer, nebo server/klient. Sítě peer-to-peer Tato architektura je obvyklá u menších sítí, tak do deseti počítačů. Je vhodná také pro domácí použití. Větší sítě nehohou na této architektuře pracovat, nebo je to alespoň velice nevhodné řešení. Architektura server/klient Tato architektura je nákladnější. Je určena pro větší sítě, kde zajišťuje spolehlivý a rychlý provoz. Základem architektury je jeden, nebo více speciálních počítačů - serverů a ostatní počítače se k nim připojují. Servery poskytují prostředky ostatním. Služby poskytované serverem Sdílení tiskáren (print server) Sdílení dat (file server) Sdílení internetového připojení (proxy server) elektronická pošta (mail server) archivace dat 1.3 Sítě Ethernet Sítě Ethernet vznikly v laboratořích firmy Xerox v roce Je to nejpoužívanější technologie pro domácí i podnikové sítě. Verze Ethernetových sítí Ethernet - v původní variantě byl určen pro přenosovou rychlost rychlost 10 Mbit/s. Je definován pro koaxiální kabel, kroucenou dvojlinku a optické vlákno. Fast Ethernet - rychlejší verze s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s definovaná standardem IEEE 802.3u. V současnosti jej lze považovat za základní verzi Ethernetu. Je k dispozici pro kroucenou dvojlinku a optická vlákna. Gigabitový Ethernet - zvýšil přenosovou rychlost na 1 Gbit/s. Původně byl definován pouze pro optická vlákna (IEEE 802.3z), později byla doplněna i varianta pro kroucenou dvojlinku (IEEE 802.3ab). Desetigigabitový Ethernet - představuje zatím poslední standardizovanou verzi. Jeho definice byla jako IEEE 802.3ae přijata v roce Přenosová rychlost činí 10 Gbit/s, jako médium zatím slouží hlavně optická vlákna. V současnosti (2008) byla vyvinuta jeho specifikace pro kroucenou dvojlinku s označení IEEE 802.3an. Začíná se zavádět. 5

6 Specifikace Ethernetu Označení Rychlost v Mb/s Typ kabelu Topologie Maximální délka v m Typ Ethernetu 10Base5 10 koaxiální RG-8 sběrnicová 500 Ethernet 10BaseT 10 TP kategorie 3 hvězdicová 100 Ethernet 100BaseTX 100 TP kategorie 5 hvězdicová 100 Fast Ethernet 1000BaseLX BaseLH /125 jednovidové optické vlákno 9/125 jednovidové optické vlákno hvězdicová Gigabit Ethernet hvězdicová Gigabit Ethernet 1000BaseT 1000 TP kategorie 5e nebo 6 hvězdicová 100 Gigabit Ethernet 10GBaseT SFTP 6A nebo TP 6A hvězdicová Gigabit Ethernet 6