13. Sítě WAN Studijní cíl Představíme rozlehlé sítě typu WAN. Doba nutná k nastudování 2 hodiny Rozlehlé sítě WAN Uvedená kapitola vychází ze zdroje [1]. Rozlehlé sítě umožňují komunikaci (přenos dat, hlasu a obrazu) mezi koncovými uzly, stanicemi, lokálními nebo metropolitními sítěmi, zpravidla na velkou vzdálenost. Rozlehlé sítě mohou tvořit přenosovou páteř podnikové sítě, ale z hlediska přenosových rychlostí nemusí být nutně částí s nejvyšší propustností. Rozlehlé sítě typicky: poskytují přenosové kapacity prostřednictvím komunikace se spojením (ne ovšem nutně spolehlivou přenosovou službu), nepoužívají sdílený přenosový prostředek, podporují omezeně vysílání na skupinovou adresu a nepodporují vysílání na všeobecnou adresu, nepodporují uživatelské aplikace přímo v síti, ale poskytují jim jen přenosové prostředí. Při požadavku na komunikaci do velkých vzdáleností se lze rozhodovat mezi využitím veřejných sítí nebo budováním sítě soukromě (na rozdíl od lokálních sítí, které jsou zásadně soukromé nebo podnikové). Veřejné rozlehlé sítě WAN znamenají přesun zodpovědnosti za management sítě z podnikového sítového správce na provozovatele příslušně sítě. Soukromé (privátní) sítě využívají buď vlastní infrastruktury, nebo pronajatých okruhu mezi datovými zařízeními, především přepínači WAN. Veškerá zařízení sítě jsou v majetku vlastníka sítě podobně jako management spojů a zařízení. Pronajaté okruhy totiž, nebývají cenově nejpříznivější. Důvodem je jejich neefektivní skutečné využití a malá pružnost v případě nutnosti změnit topologii sítě. Počítačové sítě I. 1 (6) KST/IPS1
Každá z výše uvedených možností má své výhody i nevýhody, proto je třeba vzít v úvahu celou řadu faktorů (nejen pořizovacích a provozních nákladu), mezi něž patří otázky: jak dalece je potřeba mít nad sítí WAN dohled, jaké jsou bezpečnostní požadavky na komunikaci, zda je k dispozici personál pro vybudování, údržbu a management sítě, jaké jsou stavující investice do datových zařízeni, zcela je třeba přísně rozlišovat mezi lokální a rozlehlou sítí, nebo lze využít určitého stupně integrace, pro jaké typy aplikaci bude dálková komunikace využívána a jaký vzorek provozu (objem, častost, konstantní nebo proměnny), jaké jsou výkonnostní požadavky všeobecné a jak se liší v jednotlivých místech, která je třeba propojit, jaký je počet míst pro připojení a jak jsou geograficky rozložena. Nelze opomenout ani dodnes využívané spoje pro vytáčená spojení (spojení volbou), které jsou vhodné nejen pro přístup k rozlehle síti, ale také pro komunikaci uživatele s podnikovou sítí tam, kde nejsou dostupné širokopásmové přípojky. U všech rozlehlých sítí má pro koncového uživatele největší význam rozhraní přístupu k síti, jeho vlastnosti, funkce a možnosti. Proto také většina normalizovaných rozlehlých sítí přesně definuje rozhraní mezi sítí a uživatelem z hlediska služeb, ale ponechává vnitřní uspořádání sítě na samotném provozovateli (z hlediska uživatele se sít jeví jako síťový oblak, nebo spíše černá schránka, viz obrázek). Obrázek 1 Přístup k WAN Počítačové sítě I. 2 (6) KST/IPS1
Rozhraní je ohraničeno dvěma zařízeními DTE a DCE. (WAN sítě jsou na fyzické vrstvě propojeny mezi dvěma zařízeními a to Data terminal equipment (DTE) a Circuit-terminal eguipment (DCE). Obecně lze říci, že DCE je poskytovatelem služeb a DTE je připojené zařízení. Nejčastěji se jako DTE a DCE zařízení definují routery, kde jeden z nich je nastaven jako zařízení DCE a jeho úkolem je časově řídit posílání dat. Určuje tedy frekvenci zasílání dat.). koncové (datové) zařízení - využívá komunikačních služeb pro vlastní činnost, která je jiného charakteru. Příkladem jsou počítače (osobní, pracovní stanice, minipočítače nebo sálové), terminály, tiskárny, specializovaná zařízení (čtečky čárových kódů, bankomaty), ale také směrovače (z pohledu rozlehlé sítě), ukončující (datové) zařízení (okruhu) - poskytuje přístup ke komunikačním prostředkům nebo je přímo implementuje. Jeho úkolem je přesouvat informace a poskytovat rozhraní mezi rozlehlou sítí a koncovým zařízením. DCE zakončuje buď telekomunikační okruh, který mění na datový, nebo datovou síť, jíž je potom součástí. Příkladem jsou ústředny, přepínače v rozlehlých sítích, modem, terminálový adaptér. Z hlediska architektury řízení se rozlišuje DCE jen s funkcemi ve fyzické vrstvě (synchronizace, fázování, převod signálů) a DCE s dalšími funkcemi obvyklými ve spojové vrstvě (např. řízením zabezpečení). Obrázek 2 DCE a DRE ve WAN Pojmy DTE a DCE jsou systémové a jsou důležité při řešení topologie (rozmístění a propojení částí systémů a sítí) a architektury (struktury řízení systémů a sítí). DCE je mimo jiné zodpovědné za generování hodinového signálu, který zajišťuje synchronizaci mezi oběma zařízeními. DTE odvozuje hodinový signál (takt) z dat, která jím prochází. Pro udržení správného hodinového signálu je třeba, aby DTE obdrželo aspoň jeden bit hodnoty 1 na každých 8 bitů (označuje se jako hustota jedniček). Udržování této hustoty změn umožňuje spolehlivě zajistit běh hodin. Vhodným kódováním lze např. přenášet takt a k němu modulovat data nebo vsouvat bity (ty pak odstraní Počítačové sítě I. 3 (6) KST/IPS1
příjemce). U běžných typů rozhraní (EIA/TIA 232, V.35, X.21, EIA/TIA 448, EIA/TIA 530) jsou hodiny osazeny přímo v rozhraní (signály Rx a Tx) a DTE takt neodvozuje z datového signálu. V sériové komunikaci je také možné časování terminálu externím přenosem sériového hodinového signálu SCTE. Jedná se o ozvěnu hodinového signálu od zařízení DTE ke koncovému zařízení DCE. Tak se DCE může spoléhat na externí hodinový signál pro vzorkování dat od DTE. SCTE se doporučuje pro sériové přenosy o rychlostech nad 64 kbit/s. Použité přenosové prostředky nám rozdělují způsob zajištění spojení na následující typy: pronajaté okruhy, přepínání okruhů, přepínání paketů. Pronajaté okruhy se obvykle označují jako připojení point-to-point nebo vyhrazené připojení. Pronajatý okruh je předem ustavená komunikační trasa WAN, která směřuje od jednoho koncového zařízení přes přepínač komunikačního zařízení ke koncovému zařízení ve vzdálené lokalitě. Obrázek 3 Pronajatý okruh Přepínání okruhů je komunikační metoda, při které se mezi oběma koncovými uzly vytvoří datová cesta. Přenosové prostředky této cesty jsou vyhrazeny po určitý čas pouze pro tato dvě koncová zařízení. Vhodným příkladem je běžná telefonní síť. Platí se za čas, kdy je spojení sestaveno. Přepínání okruhů používají telefonní modemy nebo ISDN. V mobilních sítích GSM je tato metoda označována jako CSD (Circuit Switched Data). Počítačové sítě I. 4 (6) KST/IPS1
Obrázek 4 Přepínání okruhů Přepínání paketů je technologie přenosu paketů sítí, kdy každý paket je doručován jako samostatný celek. Každý paket tedy musí v sobě nést informaci o cíli své cesty. Na rozdíl od předcházející technologie (přepínání okruhů), tato technologie (přepínání paketů) nevytváří vyhrazené spojení mezi dvěma místy. Příkladem sítí s přepínáním paketů jsou IP, Frame Relay a X.25. Obrázek 5 Přepínání paketů Shrnutí kapitoly Odlišnost sítí WAN od LAN je v tom, že zatímco infrastrukturu LAN obvykle vlastníte, infrastrukturu WAN si zpravidla pronajímáte od poskytovatele služeb. Otázky na procvičení: 1. Vysvětlete pojmy DTE a DCE? 2. Vyjmenujte typy spojení v síti WAN? 3. Na které vrstvě pracují protokoly sítí WAN? Počítačové sítě I. 5 (6) KST/IPS1
Literatura [1] LAMMLE, Todd. CCNA: výukový průvodce přípravou na zkoušku 640-802. Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2010, 928 s. ISBN 978-802-5123-591. Počítačové sítě I. 6 (6) KST/IPS1