orientace v různých typech kabelů používaných v počítačových sítích základní parametry síťových karet

Transkript

1 orientace v různých typech kabelů používaných v počítačových sítích základní parametry síťových karet

2 Přenosová rychlost jedná se o rychlost přenosu dat, uvádí se v Mb/s (megabitech za sekundu), v menších sítích je to Mb/s, v rychlejších až Gb/s (gigabity za sekundu). Útlum je míra zeslabení signálu při jeho průchodu kabelem, uvádí se v db (decibely). Odolnost vůči elektromagnetickému rušení. 2

3 Impedance zdánlivý odpor, který kabel představuje pro připojené zařízení, impedance kabelu i zařízení mají být shodné, uvádí se v ohmeh. Přeslech vzájemné ovlivnění více vodičů (nebo častěji více párů vodičů) mezi sebou. Měří se obvykle pro každou dvojici vodičů a udává se v db. 3

4 je tvořena páry vodičů, které jsou po své délce pravidelným způsobem zkrouceny a následně jsou do sebe zakrouceny i samy výsledné páry (anglicky: twisted, odsud také twisted pair, či zkráceně twist"). Oba vodiče jsou v rovnocenné pozici (i v tom smyslu, že žádný z nich není spojován se zemí či s kostrou), a proto kroucená dvojlinka patří mezi tzv. symetrická vedení. Signál přenášený po kroucené dvojlince je vyjádřen rozdílem potenciálů obou vodičů. 4

5 Nestíněná - UTP (Unshielded TP) zkroucené páry uloženy do plastické izolace. Stíněná - STP (Shielded TP) kolem párů je kovové opletení, které zvyšuje ochranu proti vnějšímu rušení. V běžných provozech se používá nestíněná dvojlinka, stíněná se používá pouze tam, kde je vyšší úroveň elektromagnetického rušení. 5

6 je nechtěné rušení, které ovlivní elektrický obvod kvůli jednomu elektromagnetickému vedení nebo elektromagnetické záření vydávané od externího zdroje. Porucha může přerušit, překážet, nebo jinak se kazit nebo limitovat efektivní výkon obvodu. Zdroj může být nějaký objekt, umělý nebo přirozený, to vysílá rychle měnit elektrické proudy, takový jako elektrický obvod, slunce nebo polární záře. 6

7 Důvodem kroucení vodičů je zlepšení elektrických vlastností kabelu. Minimalizují se takzvané přeslechy mezi páry a snižuje se interakce mezi dvojlinkou a jejím okolím, tj. je omezeno vyzařování elektromagnetického záření do okolí i jeho příjem z okolí. Vychází se z principu elektromagnetické indukce. Dva souběžně vedoucí vodiče se chovají jako anténa: pokud je jimi přenášen střídavý signál, vyzařují do svého okolí elektromagnetické vlny. 7

8 lze ale výrazně snížit tím, že se oba vodiče pravidelně zkroutí. Vyzařování se tím sice neodstraní úplně, ale sníží se na takovou míru, která již může být přijatelně nízká (v tom smyslu, že ani neohrožuje lidské zdraví, ani neovlivňuje jiná zařízení či jiné přenosové cesty). Pokud je výsledná míra vyzařování kroucené dvojlinky bez dalšího stínění stále ještě příliš vysoká. Pak musí být místo tzv. nestíněné kroucené dvojlinky (UTP, Unshielded Twisted Pair) použita dvojlinka stíněná (STP), která díky svému stínění vykazuje nižší míru vyzařování. 8

9 Kategorie 5: Pracuje v šířce pásma do 100 MHz. Rozvody pro počítačové sítě s přenosovou rychlostí 100 Mbit/s, resp. 1 Gbit/s v případě využití všech 8 vláken. Využíván u 100 Mbit/s TPDDI a 155 Mbit/s ATM. V současné době je nahrazen standardem kategorie 5E. Kategorie 5e: Pracuje rovněž v šířce pásma do 100 MHz, avšak vyžaduje nové způsoby měření parametrů a v některých parametrech je přísnější. Cílem je provozovat 1 Gbit/s. Využíván u 100 Mbit/s TPDDI, 155 Mbit/s ATM a GigabitEthernet. Kategorie 6: Pracuje s šířkou pásma 250 MHz. Využívá se pro ultrarychlé páteřní aplikace v oblasti lokálních sítí. V současné době nejpopulárnější kabeláž pro nově budované rozvody. Kategorie 6a: Pracuje s šířkou pásma 500 MHz. Používá se pro zvláště rychlé páteřní aplikace v oblasti lokálních sítí. Využívá se i pro 10GBASE-T Ethernet (10 Gbit/s). 9

10 Kategorie 7: Navržena pro 10 gigabitové sítě.pracuje v šířce pásma do MHz. Kabel je plně stíněný - každý pár je stíněn zvlášť Al fólií a kabel sám má ještě celkový štít. Tato plně stíněná konstrukce má ale za následek větší hmotnost, větší vnější průměr a menší ohebnost kabelu než UTP nebo ScTP. Používá se pro přenosy plné šířky videa,. Praktické využití nachází i ve výrobních halách a jiných provozech, kde lze předpokládat výrazné elektromagnetické rušení (např. jsou blízko výkonné elektromotory, transformátory,..). V současné době se provádí první pokusy s tímto standardem. Ke komerčnímu využití, nejvíce překáží vysoká cena komponentů a především neznalost protokolu i fyzického využití. 10

11 Je tvořen jedním nebo více optickými vlákny, která jsou spolu s vhodnou vystýlkou uložena ve vnějším obalu. Jádro má průměr řadově několik jednotek až desítek mikrometrů a je obvykle vyrobeno z různého druhu skla. Tento typ kabelu je založen na odlišném principu než předchozí. Data nejsou přenášena elektricky v kovových vodičích, ale světelnými impulsy v průsvitných vláknech. 11

12 Při vedení světelného signálu se využívá jevu zvaného úplný odraz, ke kterému dochází na rozhraní jádra a pláště při vhodné volbě materiálu jádra a pláště. Před přenosem je třeba zajistit převod elektrického signálu na optický, což zajišťují LED diody nebo laserové diody, které generují světelné impulsy podle přiváděného proudu (tzv. generátor). Na druhé straně vedení je třeba optický signál přenést zpět na elektrický, což zajišťují fotodiody (tzv. detektor). 12

13 Mnohavidové optické vlákno (zkratka MM, anglicky multimode) je druh optického vlákna, který je nejčastěji používán pro komunikaci na krátké vzdálenosti, jako například uvnitř budovy nebo areálu. Rychlost přenosu u vícevidových linek se pohybuje okolo 10 Mbit/s až 10 Gbit/s na vzdálenosti do 600 metrů, což je více než dostačující pro většinu prostor. Jednovidové optické vlákno Jednovidové optické vlákno (zkratka SM, anglicky single mode) je druh optického vlákna, který je používán pro přenos dat na větší vzdálenosti (mezi městy, státy, kontinenty). Obecně našla optická vlákna uplatnění v telekomunikacích a pro vysokorychlostní přenosy v Internetu. Na kratší vzdálenosti se používají levnější vícevidová nebo gradientní optická vlákna. 13

14 14

15 Z hlediska použití pro účely přenosu signálu mají optická vlákna následující výhody oproti metalickým vodičům: velká šířka pásma nízký útlum (delší opakovací úseky, menší počet zesilovačů na optické trase) odolnost proti elektromagnetické interferenci a přeslechům bezpečnost přenosu (signál nelze jednoduše vyvázat) elektrická izolace 15

16 Optické kabely se dají použít ve všech topologiích, nejčastěji v páteřním vedení. Používají se dva typy zakončení optického kabelu - kulatý konektor ST a hranatý konektor SC. Na konci každého kabelu je nutný převodník (transceiver) pro převod elektrických impulsů na světelné paprsky a naopak. Dalším prvkem je konvertor, který dovoluje napojit optický kabel na kroucenou dvojlinku. 16

17 17

18 zajišťuje směrování, jako nespojovaný přenos pomocí jednoduché datagramové služby, nezabývá se spolehlivostí přenosu. Měla by se soustředit především na co možná nejrychlejší přenos dat. Na této vrstvě pracuje protokol IP (Internet Protocol). Ten je nespolehlivý, tzn. že se sice snaží o bezchybný přenos, ale když se mu to nepodaří a někde se něco ztratí či poškodí, nepovažuje za svou povinnost postarat se o nápravu 18

19 protokoly pro návaznost protokolu IP a přenosových technologií vrstvy síťového rozhraní. Zejména jde o protokol ARP (Address Resolution Protocol), používaný hlavně v prostředí Ethernetovských sítí, a sloužící potřebám převodu 32-bitových IP adres na 48-bitové Ethernetové MAC adresy. 19

20 protokol ICMP (Internet Control Message Protocol), který se používá k signalizaci chyb a různých nestandardních situací (ale pouze potřebám signalizace, ICMP sám nezajišťuje jejich nápravu). Dále sem patří protokol IGMP (Internet Group Management Protocol), podporující tzv. skupinového vysílání (multicasting). 20

21 (z angličtiny, multi = mnoho, task = úloha, používán ve víceúlohovém systému) označuje v informatice schopnost operačního systému provádět (přinejmenším zdánlivě) několik procesů současně. Jádro operačního systému velmi rychle střídá na procesoru běžící procesy, takže uživatel počítače má dojem, že běží současně. Dnešní operační systémy jsou typicky víceúlohové sem patří např. Microsoft Windows, Linux i Mac OS X. Naopak DOS je příkladem jednoúlohového systému, na kterém vždy běží pouze jediný program a teprve po jeho ukončení je možné spustit jiný. 21

22 V preemptivním multitaskingu o přidělování a odebírání procesoru jednotlivým úlohám plně rozhoduje operační systém. V pravidelných intervalech (typicky zhruba 100 až 1000 za sekundu) přeruší provádění běžícího programu, vyhodnotí aktuální situaci (které úlohy žádají o přidělení procesoru, jejich priority atd.) a nechá běžet buď opět úlohu, kterou přerušil, nebo jinou úlohu, která má zájem o přidělení procesoru. I v preemptivním multitaskingu však může úloha dobrovolně požádat o přepnutí kontextu a vzdát se zbytku svého kvanta (úloha takzvaně usne nebo se zablokuje provedením pomalé vstupně-výstupní operace, jako je například čtení dat z pevného disku). 22

23 protokoly RIP (Routing Information Protocol) a OSPF (Open Shortest Path First). Samotné směrování zajišťuje protokol IP, ale i ten přitom vychází z obsahu směrovacích tabulek v jednotlivých uzlech. Obsah těchto směrovacích tabulek však musí být pravidelně aktualizován, tak aby odpovídal reálné situaci a skutečné topologii soustavy vzájemně propojených sítí. No a to už je úkol pro specializované protokoly, mezi které patří RIP a OSPF. 23

24 Do aplikační vrstvy patří aplikace, které komunikují přímo s transportní vrstvou. Aplikace zde si musí samy zajistit ty funkce, které v OSI modelu zajišťuje prezentační a relační vrstva. Původními službami aplikační vrstvy jsou elektronická pošta, přenos souborů a vzdálené přihlašování. Později vznikají další, jako sdílení souborů, správa sítě, zpřístupnění informací (WWW apod.). 24

25 Protokol http definuje způsob přenosu webových (www) stránek po síti, mezi www serverem a jeho klientem (programem pro prohlížení www stránek). Služba www pracuje s pomocí jazyka HTML (HyperText Markup Language), který definuje formát jednotlivých stránek. Protokol HTTP umožňuje klientovi vyžádat si na serveru konkrétní www stránku, případně jiný soubor, který server následně zašle. 25

26 je poštovní protokol pro vzájemnou komunikaci mezi poštovnímíservery při posílání ových zpráv. Předpokládá trvalou dostupnost příjemce i odesílatele na síti. Pokud se odesílajícímu serveru nepodaří kontaktovat přijímací poštovní server, kvalifikuje to jako chybu a opakuje pokusy o přenos. Kvůli této vlastnosti není tento protokol použitelný pro přenos zpráv ke koncovému uživateli, který obvykle pracuje na pracovní stanici zapínané podle potřeby. Další nevýhodou je, že protokol SMTP obvykle nedovoluje ověřit identitu uživatele, takže nelze jeho prostřednictvím stahovat poštovní zprávy ze serveru na stanici. 26

27 (Post Office Protocol, verze3), což je protokol používaný klienty elektronické pošty k získání obdržených zpráv z poštovního serveru a IMAP (Internet Message Access Protocol), který umožňuje klientské poštovní aplikaci přístup ke vzdálené poštovní schránce bez nutnosti vlastního přenosu celých zpráv na stranu klienta. 27

28 FTP je protokol pro přenos souborů mezi uzlovými počítači sítě, používá služeb protokolu TCP. Předpokládá existenci tzv. FTP serverů, což jsou běžné uzlové počítače s možností přístupu do jejich systému souborů na dálku. Uživatel může prostřednictvím FTP klienta stahovat soubory ze serveru k sobě (download) nebo naopak přenášet soubory ze svého počítače na server (upload) podle toho, jaká má přístupová práva na daný server. To je jednou z důležitých vlastností protokolu FTP -jeho povědomí o uživatelích, adresářích a přístupových právech. Uživatel, který chce prostřednictvím protokolu FTP přenášet nějaké soubory, ať již ze své stanice na server nebo opačným směrem, se musí vzdálené straně nejprve identifikovat (přihlásit se, pod určitým uživatelským jménem a zadáním správného hesla). Vzdálená strana pak má podle čeho posuzovat oprávněnost požadavků na přístup ke konkrétním souborům. 28

29 Protokol Telnet slouží ke vzdálenému přihlašování uživatelů k počítačům. Umožňuje uživateli pracovat na jiné stanici na dálku a je koncipován tak, aby umožňoval spolupráci různých platforem, tzn. není závislý na OS (je možno se např. z počítače s MS Windows přihlásit na unixovou stanici). 29

30 IRC je protokol používaný pro konverzaci v reálném čase na Internetu chatování. 30

31 Je protokol sloužící potřebám správy sítě. Umožňuje průběžný sběr nejrůznějších informací pro potřeby správy sítě a jejich následné vyhodnocování. Na tomto protokolu je dnes založena většina prostředků a nástrojů pro správu sítě. 31

32 32

33 K adresování uzlů v sítích TCP/IP slouží IP adresy. IP adresa je symbolická adresa počítače, která tento počítač v síti jednoznačně identifikuje. Je vyjádřena 32-bitovým číslem, které se zapisuje čtyřmi čísly v desítkové soustavě v rozmezí od 0 do 255, navzájem oddělených tečkou (např ). Každé dekadické číslo vyjadřuje jednu 8 bitovou část adresy. 33

34 První složka adresy identifikuje síť, ve kterém je počítač umístěn druhá složka identifikuje konkrétní počítač, server nebo jiné zařízení v dané síti. délka obou složek (která musí samozřejmě činit dohromady 32 bitů) určuje možné počty sítí a počty hostitelů (počítačů) v jednotlivých sítích. V jednotlivých složkách IP adresy (v adrese sítě, resp. adrese počítače v rámci sítě) se nesmí použít samé 1 (dekadicky 255) ani samé 0 (dekadicky 0). Tyto adresy jsou určeny pro speciální účely. Samé 1 v uzlové části IP adresy představují všesměrovou vysílací adresu pro posílání paketů všem hostitelům v síti, samé 0 jsou vyhrazeny pro lokální použití (číslo sítě LAN). Adresa 127.xxx.xxx.xxx je vyhrazena pro testování zpětné smyčky a komunikaci mezi procesy na lokálním počítači. 34

35 Adresy třídy A - jsou určeny pro největší sítě s řádově až 224 uzly, Může být max. 126 sítí s adresami typu A. Na adresu sítě připadá 8 bitů, na adresu počítače (uzlu) 24 bitů z celé IP adresy. Rozsah adres je od 1.xxx.xxx.xxx až po 126.xxx.xxx.xxx. 35

36 Adresy třídy B - jsou určeny pro středně velké sítě s řádově až 216 uzly, těchto sítí může být až 214. Na adresu sítě připadá 16 bitů, na adresu uzlu 16 bitů. Rozsah adres je od 128.xxx.xxx.xxx po 191.xxx.xxx.xxx. Adresy třídy C - jsou určeny pro nejmenší sítě. Je jich nejvíce, může být až 221 sítí, každá s až 254 uzlů. Na adresu sítě připadá 24 bitů, na adresu uzlu 8 bitů. Rozsah adres je od 192.xxx.xxx.xxx po 255.xxx.xxx.xxx. 36

37 Z obrázku 25 je zřejmé, že počet sítí u adres třídy A je tvořen 8 bity, u třídy B 16 bity a u třídy C 24 bity. U počtu uzlů je to naopak tak, aby celkový počet bitů v adrese byl 32. Od celkového počtu uzlů v každé síti se vždy odčítají 2, protože adresa uzlu nemůže být tvořená samými nulami nebo samými jedničkami. Samými nulami se označuje síť jako celek, samé jedničky se používají pro všesměrové vysílání 37

38 Ovšem ne všechny počítače musí být nutně přímo napojeny na celosvětovou internetovou síť. U většiny lokálních sítí je pro připojení k Internetu použit jeden hlavní počítač, který plní funkci brány, a ostatní počítače v LAN se k Internetu připojují jeho prostřednictvím. Takže IP adresy přidělené počítačům v lokálních sítích nesouvisí s adresami v Internetu, jejich volba je na správci lokální sítě. Jedná se pak o tzv. privátní IP adresy. 38

39 Pro lokální sítě jsou v každé třídě vyhrazeny rozsahy IP adres, které nelze použít v Internetu (viz tabulka 4). Tyto adresy nejsou v rámci Internetu adresovatelné (směrovače je ve svých směrovacích tabulkách neobsahují), jsou tedy bezpečné (nemohou způsobit problémy v jiných sítích, pokud by vlivem nesprávné konfigurace sítě odešly mimo její hranice). 39

40 40

41 Umožňuje rozdělit jednu větší síťovou adresu na několik menších, tzn. rozdělit jednu větší síť na několik menších podsítí. Určitá skupina dílčích sítí, které by bez použití techniky subnettingu měly samostatné bloky IP adres (například 254 možných IP adres třídy C), má naopak jednu společnou adresu, a vůči svému okolí vystupuje jako jediný celek, tj. jako jediná dílčí síť 41

42 42

43 V rámci příslušné skupiny sítí je ale společná IP adresa dále členěna. Ta část adresy, která navenek představuje adresu uzlu, se nyní rozpadá na dvě části adresu podsítě v rámci skupiny, a na adresu uzlu v rámci této podsítě. Pro oddělení části adresy určené pro podsíť od části adresy pro uzel se používá maska podsítě. 43

44 Ty bity v masce podsítě, v nichž má odpovídající IP adresa bity identifikující síť, budou mít hodnotu 1, zatímco ostatní bity budou mít hodnotu 0. Např je maska, kde první tři 8-bitové části odpovídají ID sítě a poslední část je ID uzlu Podstatná je přitom skutečnost, že tato maska nemá žádný povinný tvar. Obvykle se však setkáme spíše s tím, že v rámci jedné skupiny podsítí je používána stejná maska. 44

45 Pro malé lokální sítě je nejběžnější využívat IP adresy z rozsahu xxx (za xxx se dosazuje číslo od 1 do 254) a jako masku podsítě použít Je však velmi vhodné si zvolit nějaký systém v přidělování IP adres. Rozhodně by měl mít správce sítě všechny přidělené adresy poznamenány s údajem o tom, kdo je jejich vlastníkem a kde se nachází Ve této počítačové síti je adresa přidělena výchozí bráně, jednotlivé stanice mají přiděleny adresy od do čísla, které závisí na počtu počítačů v lokální síti. U všech počítačů je použita maska podsítě