Co to je počítačová síť? Více definic, např.: počítačovou síť tvoří dva nebo více počítačů, které jsou navzájem propojeny určitým fyzickým médiem. Počítače zapojené v takové síti mohou sdílet data a periferie. Důvody zavádění sítí možnost sdílení prostředků celého výpočetního systému, která vede ke snížení nákladů na takový systém, protože některé poměrně drahé prostředky systému (velkokapacitní disky, kvalitní tiskárny apod.) nemusí být v konfiguraci každého počítače, ale stačí, že jsou dostupné prostřednictvím sítě; 1
Důvody zavádění sítí možnost sdílení společných informací, které jsou v síti uloženy pouze jedenkrát a ostatní počítače v síti je mohou pouze příslušným způsobem využívat (považujeme-li informace za speciální prostředky potom se jedná o druhý důvod zavádění - sdílení prostředků); Důvody zavádění sítí zvýšení spolehlivosti celého výpočetního systému dosáhneme především zálohováním jednotlivých prostředků výpočetního systému jejich uložením na jiný počítač v síti, čímž provedeme jejich tzv. stínování ; 2
Důvody zavádění sítí vytvoření výkonného komunikačního prostředí pro jednotlivé uživatele, což vede k značným časovým úsporám - komunikace může probíhat takřka okamžitě. Rozdělení sítí podle rozlehlosti LAN (local area network) - podkategorie CAN MAN (metropolitan a. n.) WAN (wide a. n.) 3
Odlišnosti lokálních a rozlehlých sítí geografická rozlehlost typy uzlových počítačů vlastnictví přenosového média účel zřízení sítě (sdílení/komunikace) z hlediska uživatele se odlišnosti stírají! Formy přenosů v poč. sítích paralelní přenos - více souběžných vodičů - finančně nákladné sériový přenos - bit po bitu - dva druhy: 4
Formy sériového přenosu sériový asynchronní přenos - start a stop bity - libovolné časové odstupy sériový synchronní přenos - pouze synchro bity na začátku přenosu - náročnější na realizaci Zabezpečení dat při přenosech detekční kódy - chyba při přenosu je rozpoznána samoopravné kódy - chybu při přenosu je možné i opravit kódy zvětšují objem přenášených bitů! 5
Koeficienty kódů efektivita kódu: poměr informačních bitů ke všem bitům k e = (n inf / n) * 100% ztrátovost kódu: poměr zabezpečovacích (redundantních) bitů ke všem bitům k z = (n zab / n) * 100% Kontrola parity detekční kód pouze chyba v jednom bitu! lichá (odd) parita sudá (even) parita 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 6
Svislá parita kontroluje se svislá parita bloku dat viz příklad lichá svislá parita 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 Kontrolní součet (checksum) součet jednotlivých znaků v bloku dat (výsledek bude vždy o velikosti 8/16 bitů) vzniklé číslo (1 nebo 2 bajty) se přenáší i s blokem dat na přijímací straně je součet proveden znovu a porovnán s přijatým 7
Cyklické kódy provádí se operace dělení generujícícm polynomem a výsledek se opět přenáší společně s blokem dat např. data: 11000101 x 7 +x 6 +x 2 +1 polynom: 1001 x 3 +1 dělení se provádí za pomoci operátoru XOR vysoká přesnost - až 16 po sobě chybných bitů - přesnost 99,99% ukázka zly počítačových sítí servery - vyhrazený / nevyhrazený režim pracovní stanice (workstation) - běžné / bezdiskové / terminály 8
Typy serverů podle činnosti diskový (disc s.) rozdělení síťového disku na fyzické úrovni souborový (file s.) sdílení diskového prostoru na logické úrovni přístupová práva Typy serverů podle činnosti databázový (database s.) řeší přístup uživatelů k síťové databázi, její správu a integritu tiskový (print s.) zabezpečuje tisk na připojených tiskárnách, tiskové fronty 9
Typy serverů podle činnosti modemový (modem s.) sdílení modemu/ů pro přístup z/do sítě přístupový (access s.) připojení vzdálených uživatelů do lokální sítě zaváděcí (boot s.) zavádí OS do bezdiskových stanic Programové vybavení serveru OS Programové vybavení serveru BIOS místní disky, LPT1, SB Síťové komunikační vybavení Ovladač síťové karty Síťová karta 10
Pracovní stanice pro uživatele, aby mohli využívat prostředků sítě bezdiskové stanice paměť ROM na síťové desce, zaváděcí program terminály pouze vstupně-výstupní zařízení, vše ostatní na serveru Programové vybavení stanice Aplikace / uživatel OS redirektor BIOS Síťové komunikační vybavení místní disky, LPT1, SB Ovladač síťové karty Síťová karta 11
Rozdělení lokálních sítí podle způsobu uchování dat Peer to peer rovný s rovným Client to server klient využívá služby serveru Peer to peer data jsou rozprostřena po celé sítí každá stanice může být serverem nízké náklady jednoduchá implementace náročné zajištění bezpečnosti sítě nelze řídit z jednoho místa 12
Client to server sdílená data na jednom centrálním uzlu výhradně vyhrazený server jednodušší správa a ochrana dat vyšší finanční náklady (server) nefunkčnost sítě při výpadku serveru síť má vždy správce - administrátora Služby poskytované sítěmi sdílení diskového prostoru * využití prostoru pro ukládání dat * práce s databázemi * sdílení síťových aplikací sdílení tiskáren a dalších periferií komunikační služby * email * chat * konference 13
Služby poskytované sítěmi ochrana dat a zvýšení bezpečnosti I. úroveň přihlašování II. úroveň přístupová práva III. úroveň sledování činnosti Ochrana dat - přihlašování uživatel musí mít svůj účet je identifikován uživ. jménem a chráněn heslem omezení hesla minimální délka, zákaz opakování, obměňování, zakázané řetězce omezení přihlášení časový rozvrh, pouze jednou, jen z určitých stanic 14
Ochrana dat - hesla Ochrana dat přístupová práva jsou vázána ke konkrétnímu uživateli nebo ke skupině uživatelů příklad PP: S supervisor W write E erase F file scan R read C create M modify A access PP se dědí na vnořené objekty 15
Ochrana dat přístupová práva ukázka PP na školní síti: home všechna PP kromě S a A public pro studenty F a R pro vyučující FRWCEM install studenti bez PP (nemapuje se!) Ochrana dat sledování činnosti evidují se důležité operace, které se v síti dějí sledování audit, záznamy logy zpětně lze vyhledat činnost narušitele logy se archivují nebo po uplynutí nastavené doby mažou 16
Přenosová rychlost základní parametr každé sítě: přenosová rychlost [b/s] (maximální dosažitelná rychlost) udává se vztahem: C = 2 W log 2 (V) W maximální frekvence daného kanálu V počet diskrétních stavů signálu (2, ale lze i více) Přenosová rychlost lze ji počítat i z objemu přenesených dat za čas: objem dat C = / doba [ b s] podobně lze počítat dobu trvání 1 bitu: 1 t bit = C [ s] 17
Úprava signálu pro přenos uložení informace do amplitudy signálu je nevhodné z hlediska rušení [V] 0 1 0 0 1 na přijímací straně: 0 1 1 1 1 t[ms] Zakódování Manchester II informace je vložena do hrany signálu 1-sestupná, 0-vzestupná hrana [V] 0 1 0 0 1 t[ms] synchronizační impulsy 18
Zakódování Manchester diferen. kóduje rozdílnost bitů po sobě stejné-vzestupná, rozdílné-sestupná h. [V] 0 0 1 0 0 1 t[ms] synchronizační impulsy Výhody zakódování zamezení rozsynchronizování vysílače a přijímače v případě přenosu většího počtu bitů stejné hodnoty (např. 30x 0 ) potlačení vlivů rušení, které má amplitudový charakter (převážná většina) 19
Přenosová média slouží k propojení jednotlivých stanic a prvků sítě ovlivňuje propustnost celé sítě, ale také její spolehlivost při budování sítě je dobré uvažovat nad pozdějším upgradem TP, STP kroucená dvoulinka nejpoužívanější médium pro lokální rozvody sítí dva izolované vodiče motány kolem sebe z důvodu větší odolnosti proti rušivým elektromagnetickým vlivů konektory RJ-45: 20
TP, STP TP, STP TP S-TP STP 21
TP, STP kvalita se určuje kategoriemi: cat.1, 2 cat. 3 cat. 4 cat. 5 cat. 6 cat. 7 telefonní aplikace, nízká př. rychlost 16 MHz, do 10 Mb/s 20 MHz, do 16 Mb/s nejpoužívanější do 100 Mb/s 200 MHz, S-TP 600 MHz, STP TP, STP při propojení dvou koncových zařízení (2 počítače) je třeba použít křížové zapojení kabelu to co jedna strana vysílá, musí být připojeno na přijímací vstup druhé strany a naopak: křížový kabel --> cross-link propojení pinů: 1-3, 3 1, 2 6, 6-2 22
Přehled koaxiální kabel používaný i v TV technice, dobrá odolnost vůči rušení konektory BNC, nízká spolehlivost, časté výpadky živý vodič, kolem něj izolant, stínění je druhý vodič a kolem něj vnější izolace Přehled koaxiální kabel podle provedení 2 typy: tenký průměr 5 mm, dosah 300 m tlustý průměr 10 mm, dosah až km rychlosti až 350 Mb/s ukončovací prvek: terminátor(odpor 50Ω) propojovací prvky: T a I konektory 23
Přehled optické vlákno skleněné vlákno, kolem něhož je materiál s jiným indexem lomu - dochází k odrazům světelného paprsku pro přenosy velkými rychlostmi (stovky Mb/s) na velké vzdálenosti (kilometry) díky nízkému útlumu vysoká odolnost vůči rušení, velmi obtížný odposlech Přehled optické vlákno 24
Přehled optické vlákno podle počtu paprsků putujících vláknem: jednovidové (jeden paprsek) vícevidové (více paprsků pod různými úhly) Průměr lidského vlasu = 50-90 µm!!! Přehled optické vlákno kabel je vždy minimálně dvojvláknový pro každý směr jedno vlákno cena vedení je dána především instalací nikoli samotným vláknem: poloměr ohybu!! spojování svařování, mechanická spojka, optické konektory 25
Přístupové metody určují jakým způsobem budou stanice využívat přenosové cesty rozdělení: stochastické deterministické Stochastické přístupové metody založeny na náhodném přístupu k médiu typickým představitelem je Ethernet jednotlivé uzly se pokoušejí komunikovat bez jakéhokoliv pořadí žádný uzel nemá garantováno, že se mu podaří přenést určité množství dat za určitou dobu. 26
Deterministické přístupové m. založeny na řízení přístupu k médiu metoda předávání speciálního paketu - peška (token) typickým představitelem je Token Ring uzel, který chce komunikovat musí počkat až k němu dorazí token poté má možnost jej naplnit daty a poslat k cílové stanici Deterministické přístupové m. cílová stanice si data převezme a prázdný paket pošle dál až k vysílající stanici ta poté předává token dál při znalosti maximální délky paketu a počtu uzlů lze spočítat max. dobu, za kterou dostane uzel příležitost k vysílání ZÁRKA! (u Ethernetu ne!) 27
Deterministické přístupové m. cílová stanice si data převezme a prázdný paket pošle dál až k vysílající stanici ta poté předává token dál Deterministické přístupové m. technologicky náročnější dražší méně rozšířené 28
Topologie rozdělení: fyzické popisují skutečné propojení jednotlivých uzlů mezi sebou logické virtuální cesty, kudy putuje token (v jakém pořadí budou moci uzly vysílat) Sběrnicová topologie TERMINÁTOR dlouhý celistvý kabel, na který jsou napojeny jednotlivé uzly koaxiální kabel 29
Sběrnicová topologie vyslaná informace putuje ke všem uzlům výhody: porucha jednoho uzlu neovlivní funkčnost sítě, poměrně snadné připojení nových uzlů nevýhody: porucha na kabelu znefukční celou síť, menší spolehlivost Kruhová topologie uzly propojeny do kruhu, po kterém putuje vyslaná informace od jednoho k druhému speciální síťové karty vstup a výstup, řešení vypnutí uzlu 30
Kruhová topologie výhody: zaručení maximální doby doručení, lze přenášet i více informací najednou nevýhody: porucha kabelu znefukční celou síť, složitější síťové karty finančně náročnější Hvězdicová topologie uzly jsou samostatnými kabely připojeny k centrálnímu prvku sítě koncentrátoru (HB střed kola) HB kroucená dvoulinka 31
Hvězdicová topologie úloha koncentrátoru rozeslat informaci z příchozích směru do všech ostatních výhody: necitlivost funkčnosti sítě na přerušení jednoho kabelu, levnější než předchozí nevýhody: porucha koncentrátoru znefunkční celou síť, problémy při připojování nových uzlů Hvězdicový kruh kombinace hvězd spojených do kruhu založeno na tom, že většina provozu se odehrává lokálně v jednotlivých hvězdách K K KONCENTRÁTOR K K 32
Stromová topologie kombinace vzniklá propojením více hvězd nejpoužívanější K K ROZBOČOVAČ KONCENTRÁTOR Polygonální topologie propojení každého uzlu s každým! velká spotřeba kabelů: n*(n-1) pro n uzlů 33