OBSAH... 1 TYPY DATOVÝCH SÍTÍ...

Transkript

1 Obsah OBSAH... 1 TYPY DATOVÝCH SÍTÍ... 2 KOMUTANÍ DATOVÉ SÍT... 2 PAKETOVÉ DATOVÉ SÍT... 3 ISDN... 4 LOKÁLNÍ SÍT LAN... 5 ŠIROKOPÁSMOVÉ SÍT... 6 DRUŽICOVÉ DATOVÉ SÍT... 7 HODNOCENÍ KOMUNIKANÍCH SÍTÍ... 7 Rychlost... 8 Pesnost... 8 Spolehlivost... 8 POUŽITÁ LITERATURA... 12

2 Datové sít, ISDN, LAN, WAN, obecn sít - to jsou pojmy, které jsou v poslední dob skloovány ve všech pádech. Tyto sít prodlaly boulivý vývoj, který však stále pokrauje a zdaleka není ukonen. V této práci bych se chtl zamit na popis existujících typ souasných sítí, jejich výhody a nevýhody. Typy datových sítí Komutaní datové sít Komutaní datová sí je založena na pepojování okruh. Úkolem komutaní sít je poskytovat komutované datové okruhy pro spojení tch koncových zaízeních, u kterých vznikne poteba jejich vzájemné komunikace. Komutaní sí je založena na pepojování okruh, pro nž je píznané, že každý lánek etzce, z nichž se komutovaný okruh skládá, si zachovává svou penosovou rychlost. skládá se ze dvou kanál opaných smr realizovaných v mnohakanálových systémech, vtšinou na principu asového sdílení. Koncová zaízení se pipojují pes mni signál (v pípad digitálního úseku mezi úastníkem a ústednou) nebo pomocí modemu v pípad analogových okruh. Je-li to ekonomicky výhodné, sdružuje se provoz nkolika koncových zaízení pomocí multiplexor nebo koncentrátor do jednoho pípojného okruhu. Mezi hlavní nevýhody komutaních datových sítí patí menší limitovaná rychlost. Další nevýhodou je, že komunikace probíhá pímo mezi koncovými zaízeními, tzn. že zabezpeení je záležitostí uživatele, nikoliv sít. Výhodou jsou pomrn nízké poizovací a provozní náklady. 2

3 Paketové datové sít Tyto sít jsou založeny na pepojování paket. Podstata pepojování paket využívá principu asového multiplexu, koncentrátoru a pepojování zpráv. Každý paket se nejprve v pepojovacím uzlu zaznamená, pete se jeho záhlaví (adresa píjemce a odesilatele a další údaje pro zpracování) a zaadí se do ekací ady pro odeslání smrem k adresátovi. Na rozdíl od pepojování zpráv, kde datová zpráva je penášena a zpracována sítí jako celek, dlí se datová zpráva pi paketové komunikaci na fragmenty omezené délky a ty se umisují do datového pole paketu. Pomocí paket se na penosovém médie se dají vytváet logické kanály podobn jako v asovém multiplexu, piemž dlení je asynchronní. K tomuto úelu jsou pakety v záhlaví íslovány, takže logickým kanálem je posloupnost paket o stejném ísle. Logické kanály umožují souasnou komunikaci jednoho koncového zaízení Logické kanály ovšem vznikají na jednom mediu. Pak se však pakety nesoucí jednu zprávu rozdlenou na fragmenty nemusí dostat k adresátovi v poadí, jak byly vyslány, ale fragmenty mohou být zpeházeny. V nkterých pípadech je toto ešení nevýhodné, proto byl uplatnn princip podobný z komutaních sítí pi vytváení komutovaných okruh. První - vyhledávací - paket nesoucí adresu píjemce a odesilatele vyznaí trasu mezi obma koncovými zaízeními tím, že v pepojovacích uzlech pedobsadí pamti a logické kanály, takže za ním následující datové pakety již nemusí v záhlaví nést adresy a další údaje sloužící k vyhledání cesty. I když jednotlivé logické kanály nejsou ve skutenosti propojeny, z vnjšího pohledu budí dojem jednoho okruhu. Tento okruh mže být vytvoen bu trvale (pak má vlastnosti pevného okruhu) nebo pouze po dobu spojení. Toto spojení je obzvlášt výhodné pro vtší objemy dat. 3

4 Mezi hlavní výhody patí, že koncová zaízení nemusí být stejného typu. Další výhodou je, že pakety v síti postupují po kratších penosových úsecích, které jsou spolehlivjší a kvalitnjší. Tento typ spojení umožuje zadržení paket v síti pi absenci adresáta nebo jejich pevedení po dohod s adresátem na jiné koncové zaízení, pípadn vrátit paket uživateli. jsou minimalizovány ztráty paket v síti a omezeno petížení sít (pakety nejsou poslány do sít, pokud dojde k nasycení). K urychlení pesunu je možno využít všech volných kapacit nebo málo vytížených okruh, takže se cesta pro každý paket mže urovat zvláš. Mezi nevýhody paketové sít patí nemožnost okamžité reakce na pijatou zprávu (konverzaci v reálném ase), ale na rozdíl od pomalého pepojování zpráv, je možná interakce v tzv. kvazikonverzaci. ISDN Digitální sí integrovaných služeb (ISDN) je založena na digitalizaci telefonního analogového signálu, na asovém dlení (multiplexu) a na oddlení komunikace od ízení. ISDN se dlí na úzkopásmovou ISDN (N-ISDN) a na širokopásmovou (B-ISDN). Pro digitalizaci se používá pulsn kódové modulace, která nejen vzorkuje pvodní signál rychlostí 8kbit/s, ale kvantuje jeho amplitudu do 256 úrovní. Tím staí každému vzorku signálu piadit osmibitovou dvojkovou kombinaci, a protože celkový poet kombinací je 256, staí k penosu telefonního hovoru datový tok 64 kbit/s. Tento datový tok lze vkládat do asových rámc multiplexu, kde tvoí asový úsek, ímž se zefektivuje využití penosové kapacity okruhu. Základem ISDN je tedy informaní B-kanál o kapacit 64 kbit/s. Pro oddlení ízení (signalizace) se vymezuje samostatný D-kanál o kapacit 16 kbit/s. K uživateli je pivedena úastnická pípojka obsahující 2 B-kanály a jeden D-kanál. B.kanály jsou pln použitelné pro penos hovorových signál v digitálním tvaru a pro penos dat, 4

5 ídící data se po nich nepenášejí. B-kanály lze použít samostatn nebo spolen. D- kanál je uren pro ízení, ale dovoluje se jej ásten využít i pro paketovou komunikaci. Pokud by kapacita nepostaovala, je možno zkombinovat více B-kanál a dosáhnout tak vyšších penosových rychlostí. Lokální sít LAN Zjednodušen eeno, jde o sít, které vyplují logickou mezeru mezi sbrnicemi a datovými sítmi. LAN využívají vysokých penosových rychlostí s cenou pedstavující zlomek ceny komunikaních podsystém klasické poítaové nebo veejné datové sít. Tyto sít jsou omezeny prostorem jedné nebo nkolika budov na rozdíl od ostatních sítí, které vtšinou pokrývají mnohem vtší geografickou oblast. Vtšinou mají omezený rozsah nkolika kilometr, sloužící pro penos datových a digitalizovaných analogových signál rychlostí minimáln 1 Mbit/s v rámci jedné organizace. LAN je tvoena skupinou osobních vzájemn propojených poíta, aby mohly sdílet informace a zdroje (pamti, výpoetní kapacity apod.) Na rozdíl od rozsáhlých sítí jsou úastníci LAN pipojeni trvale a pímo. LAN mohou být aktivní nebo pasivní, podle toho, jestli používají opakovae nebo zesilovae signálu. Na rozdíl od veejných datových sítí, které mají smíšenou topologii, topologie LAN úzce souvisí s aplikacemi, penosovou rychlostí, penosovými prostedky a mnohonásobným pístupem k nim. Mezi nejznámjší topologie patí hvzda, strom, sbrnice a kruh. Vzhledem k tomu, že vtšina LAN je založena na spoleném penosovém mediu, jsou zpsoby pidlování penosových kapacit jednou z nejdležitjších funkcí 5

6 jejich ízení. Dlí se na centralizované a decentralizované, podle míry poteby centrálního prvku, a na deterministické a stochastické, podle míry uritosti nebo náhodnosti doby pístupu stanice k penosovému prostedku. Širokopásmové sít asem vznikl požadavek pístupu k nkolika LAN, asto od sebe dosti vzdálených. Bylo poteba vybudovat pátení sí, která by byla schopna obsloužit vtší poet i pomalých LAN. Tato sí musí být nejmén o ád rychlejší a nesmí být omezena vzdáleností. Takto vznikl pojem metropolitní sít (MAN) jako uživatelské sít propojující na vtším území LAN a digitální pobokové ústedny. Veejná telefonní sí je sice univerzáln dostupná, ale nehodí se pro propojování LAN nebo penášení vtších objem dat. Ani paketové veejné sít nejsou nejlepším ešením i když v porovnání s veejnou telefonní sítí pedstavují lepší ešení. Pro vyešení tohoto problému byly sledovány dv cesty: zrychlení pístupu ke spolenému penosovému mediu ili pokraování vývoje LAN, které jsou na tomto principu založeny. Další cestou se stalo zrychlení pepojování v paketových sítích, které se ukázaly vhodnjší pro datovou komunikaci než sít komutaní. První cesta dala vzniknout vysokorychlostním lokálním sítím HSLAN, druhá cesta položila základy pro rychlé pepojování paket (pepojování rámc a pepojování bunk). Pepojování bunk je spojeno s asynchronním penosovým režimem - ATM, které se stalo základem širokopásmových digitálních sítí integrovaných služeb B-ISDN. 6

7 Družicové datové sít Základem je využívání penosových družicových cest o velké propustnosti metodami asového multiplexu s mnohonásobným pístupem. Díky malému potebnému výkonu staí mikroterminálm VSAT parabolické antény s pomrn malým prmrem (1,2-1,8 m). Sí VSAT je nejastji hvzdicová: mikroterminály komunikují pes družici jen s hlavní (ídící) stanicí VSAT, která zprostedkovává spojení bu s pímo pipojenou pozemskou stanicí nebo opt pes družici se vzdálenou stanicí. Hodnocení komunikaních sítí Již na zaátku je nutno podotknout, že neexistuje jedno kritérium, podle kterého by se dala posoudit kvalita datové sít. Pro vyhodnocení kvality sít se nejastji používá soubor kritérií, které jsou posléze vyhodnoceny pomocí multikriteriálních metod. I pesto, že zde bude naznaena cesta možného vyhodnocení, je problematika hodnocení sítí již dlouho pedmtem výzkumu a následn i normalizace. Pro hodnocení byly zavedeny obecné veliiny založené na protokolov nezávislých událostech.. Aby byl soubor veliin úplný, bylo výhodné si je roztídit podle kritérií hodnocení. Za základ byla vzata: rychlost pesnost spolehlivost dostupnost. 7

8 V rámci celého komunikaního procesu se rozeznávají ti fáze: pístup k penosovému médiu nebo vytvoení spojení; výmna vlastních uživatelských dat; rozpojení, tj. odpojení od penosového média nebo zrušení spojení. Z tchto kritérií je tak možno sestavit následující tabulku Rychlost pístupové zpoždní - doba od pokusu o pístup až po úspšné spojení rozpojovací zpoždní - doba od žádosti o ukonení spojení až po skutené zrušení spojení penosové zpoždní - doba mezi zahájením odesílání dat a úspšným penosem dané datové jednotky penosový výkon - poet úspšn penesených datových jednotek za jednotku asu Pesnost etnost nesprávného pístupu - mí se potem pokus o spojení, která se vytvoí s nesprávným adresátem, k celkovému potu pokus chybovost - velice široký pojem, který se zde chápe ve významu chyby bhem penosu (i když je chyba detekována a podaí se ji odstranit) chyba mže vzniknout zmnou nejmén jednoho bitu, objevením nevyslaného bitu, pípadn jeho zdvojení v datovém poli chybou je však i zdvojení, pop. ztráta celého fragmentu Spolehlivost etnost nezdaeného pístupu - je dána pomrem potu nezdaených pokus o spojení nebo o pístup k penosovému médiu k celkovému potu pokus 8

9 etnost nezdaeného pístupu je definována jako stav kdy nedojde ze strany sít k potvrzení rozpojení nebo uplyne pedepsaná asová prodleva, aniž by díve komunikující koncová zaízení mohla zahájit vytváení nového spojení Na základ tchto kritérií, která se nazývají primární (protože žádnou nelze odvodit z jiných), je možno sestavit tabulku, která má sloužit k porovnání kvalit datových sítí. Tabulka 1 - Fáze pístupu a rozpojení - porovnání veliin Sí Pístupové zpoždní Rozpojovací zpoždní komutaní VDS zpoždní otálením po volb zpoždní indikace síového závru paketová VDS zpoždní vytváení spojení zpoždní indikace ukonení spojení komutaní ISDN zpoždní vytváení spojení zpoždní výstrahy zpoždní rozpojení zpoždní uvolnní paketová ISDN zpoždní vytváení vituálního spojení zpoždní uvolnní síového spojení Tabulka 2 - Fáze výmny dat - porovnání veliin rychlosti Sí Penosové zpoždní Penosový výkon komutaní VDS - - paketová VDS zpoždní penosu datového paketu propustná kapacita komutaní ISDN zpoždní šíením - paketová ISDN zpoždní penosu datového paketu propustná kapacita Sí Tabulka 3 - pesnost uživatelských dat - porovnání veliin Veliiny komutaní VDS - paketová VDS zbytková chybovost, etnost podntu k obnov, etnost obnovy, etnost podntu 9

10 k pedasnému rozpojení, etnost pedasného rozpojení komutaní ISDN minuty snížené kvality, sekundy siln zhoršené kvality, sekundy zhoršené kvality paketová ISDN zbytková chybovost, etnost obnovy, etnost podntu k obnov Tabulka 4 - nesprávný (nezdaený) pístup (rozpojení) - porovnání veliin Sí Nesprávný pístup Nezdaený pístup Nezdaené rozpojení komutaní VDS - etnost blokování - paketová VDS komutaní ISDN paketová ISDN etnost chybného vytvoení spojení etnost chybného vytvoení spojení etnost chybného vytvoení virtuálního spojení etnost neúspšného vytvoení spojení etnost odmítnutí vytvoit spojení etnost odmítnutí vytvoit virtuálního spojení etnost chybného závru etnost pedasného rozpojení, etnost odmítnutí ukonit spojení etnost odmítnutí ukonit virtuální spojení, etnost pedasného ukonení Toto je však pouze popis hodnotících kritérií, která však nevypovídají nic o samotných kvalitách sít. Problém je však o to složitjší, že mnoho typ sítí je ješt možno kombinovat dohromady a vytváet tak zcela nová a hybridní ešení. Obzvlášt v oblasti Internetu je tento rozvoj velice dramatický. a tak mžeme vidt ešení kombinované družicové a komutaní sít (data od uživatele - požadavky - jsou odesílána pomalejší telefonní linkou, zatímco data k uživateli jsou zasílána pes družicové spojení), jiným ešením je skládání penosových kapacit komutaních sítí dohromady. Na trhu jsou již modemy, které jsou schopné (v pípad dvou telefonních linek a dvou modem) složit a použít penosové kapacity obou linek. Tzn., že pokud vlastním 2 modemy o penosové kapacit 56 kbit/s, jsem schopen teoreticky dosáhnout penosové kapacity tém jako sít ISDN. V pípad, že kapacita obou linek není využita (nebo když nám nkdo volá), je spojení na jedné lince perušeno a navázáno je až, je ho opt poteba (nebo až když je linka volná). Všechna tato ešení dlají problematiku hodnocení sítí mnohem komplikovanjší. Jediným snad nejvíce dominantním prvkem je postupný píklon k paketovým sítím se stálou snahou o vtší 10

11 rychlost pepojování paket (v této oblasti je v souasné dob asi nejvtším "hitem" již výše zmínná technologie ATM - asynchroního penosového režimu) Tato kritéria by však bylo vhodné doplnit o cenové relace, protože v obchodním svt je cena vždy velice dležitým faktorem. Nehled na to, že zákazník se v souasném svt nkdy stává nepímým tvrcem standard. Bylo by proto vhodné urit njaká kritéria porovnávající pomr cena/výkon pro rzné sít. Bohužel pro každého uživatele jsou jiná kritéria jinak dležitá - pro nkoho mže být rychlost tím nejdležitjším faktorem, zatímco jiný uživatel bude preferovat zabezpeení sít a její spolehlivost. Navíc je v této oblasti vývoj natolik rychlý, že mžeme udat výsledky pouze pro tento konkrétní moment - to však nemusí být pravda již zítra (viz. dramatický pokles cen sítí ISDN u nás). Obecn je možno íci, že cena se zvyšuje se stoupající penosovou rychlostí identického zaízení. U rozdílných systém, tak jak byly popsány v této práci, cena roste zhruba v tom poadí, jak byly popsány, tzn. od nejlacinjších ešení komutaních sítí až po nejdražší družicové datové sít. U nás je však nutno ješt vedle poizovacích náklad vždy zapoítat telekomunikaní poplatky, které bohužel mžou tvoit velice podstatnou ást náklad a tím tak nepímo bránit vtšímu rozšíení. 11

12 Použitá literatura [1] Pužman J. : Datové sít a služby [2] Kubín B, Pužman J: Veejné datové sít 12