Počítačové siete - delenie

Počítačové siete – delenie

Počítačová sieť je prepojenie dvoch a viacerých PC určitou technológiou. Jeden pracuje ako vysielač, druhý ako prijímač a medzi nimi je komunikačné médium.

Slúži na prenos dát.

Na postavenie funkčnej siete potrebujeme vhodný hardvér a softvér:

  • Hardvér – počítače, sieťové karty, hub, switch, router, access point, modem,
    káble – sériové, paralelné, USB
    spojenie – rádiové, mikrovlnné, pevná linka, optika, modemy, (technológie CHELLO, ISDN, ADSL, Ethernet, WiFi..).
  • Softvér – OS, / Unix, Windows, Novell/, driver sieť. karty, podpora v OS – v jadre protokol TCP/IP, s príkazmi ping, traceroute…

Siete sa delia podľa viacerých kritérií:

1.1.       Rozsah siete

  • Local Area Network (LAN) – lokálna sieť, vlastní ju škola, podnik, je v blízkych budovách. LAN sú rýchle, 100Mb/s-1Gb/s. Prevládajúca LAN technológia – Ethernet, v minulosti aj Token Ring. V LAN prevažuje potreba zdieľania HW a SW prostriedkov na krátke vzdialenosti.
  • Wide Area Network (WAN) – rozľahlá sieť, vzniká, ak sa spája viacero LAN sietí. Na spojenie sú potrebné smerovače a WAN technológie. V minulosti vznikali tieto siete z potrieb komunikovať(elektronická pošta a pod.) na značnú vzdialenosť. Na základe rôznych potrieb sa im prispôsobovali aj prenosové technológie. WAN používali rádovo pomalšie prenosy napr. 56 Kb/s Dial-up pripojenie, 64 Kb/s ISDN, dané kapacitnými možnosťami verejných telekomunikačných sietí. Dnešné typické WAN technológie sú ADSL, CHELLO, WiFi, optický Ethernet, mobilné pripojenia…
  • Metropolitan Area Network (MAN) – mestské siete – rozvody káblovej televízie sa využívajú aj na pripojenie na Internet (Chello). Dnes aj optický Ethernet v Petržalke.

1.2.       Postavenie uzla

Siete serverového typu – zdroje sústredené na výkonné centrálne počítače (servery) zdieľajú ostatní užívatelia. Prítomnosť „nadradeného“ počítača, ktorý rozhoduje o použití, prístupoch, možnostiach zdieľania atď. (riadi a spravuje sieť) ostatných počítačov, je charakteristickou črtou sietí serverového typu. Pre tieto siete je typická asymetria – niektoré uzly sú vyhradené (dedikované) pre úlohu klienta, iné pre úlohu servera. Nie je vhodné, aby niektorý uzol bol súčasne klientom aj serverom, hlavne kvôli spoľahlivosti, či poskytovaní výkonu ostatným užívateľom. Väčšie siete už predpokladajú správcu – administrátora, schopného riadiť chod siete, prideľovať práva, pripájať ďalších užívateľov, optimalizovať jej výkon a pod. Je potrebný špeciálny softvér – časť pre server a časť pre klienta.

·      Peer-to-peer /  P2P – alternatívnym prístupom je ponechať zdroje na pôvodných umiestneniach a ostatným počítačom umožniť ich zdieľanie. Nie je potrebný špeciálny softvér, zdieľanie je súčasťou OS. Každý počítač, respektíve užívateľ, sám rozhodne, komu umožní prístup k jeho zdrojom. Počítače sú navzájom rovnocenné (Peer-To-Peer). Prevláda v sieťach symetria – každá pracovná stanica môže vystupovať ako server a poskytovať svoje zdroje, alebo ako klient a prijímať ponúkané zdroje ostatných PC. V praxi sa doporučuje mať v takejto sieti max. 10 PC, ťažšie sa spravujú, nie sú prístupové práva, administrátor nie je potrebný. Príklad použitia- zdieľanie diskového priestoru, (pre Torrenty, eMule, Kazaa, tu už treba špeciálny SW, má v sebe časť serverovskú aj klientsku).

Rozdiely medzi týmito typmi sietí vidno aj v cene, u P2P najčastejšie platíme samostatne za každý uzol, pri sieťach serverového typu sa väčšinou platí fixná cena za programové vybavenie servera  a cena za počet pripojiteľných staníc, alebo max. počet klientov (5, do 10, do 20…) ktorí môžu so serverom súčasne pracovať. (Pozn.: firma má 7 počítačov, 18 zamestnancov a každý z nich má prístup k PC – teda užívateľský účet, kúpi licenciu na max. 5 užívateľov tak potom len 5 užívateľov môže súčasne zdieľať prostriedky servera).

1.3.       Vlastníctvo siete

·      Privátna sieť – vlastníkom je zriaďovateľ, typickým príkladom sú LAN siete.

·      Poloprivátna sieť – vlastník a používateľ môže dovoliť iným užívateľom jej používanie.

·      Verejná sieť – na veľkú vzdialenosť je niekedy lacnejšie využiť existujúcu sieť, napríklad telefónnu. Tú prevádzkujú síce súkromné organizácie, ale využíva ju množstvo ľudí, nielen jej vlastník. Typickým príkladom verejnej siete je telefónna sieť.

·      Verejná dátová sieť – (Public Data Network – PDN). Je typom verejnej siete, ktorá dokáže prenášať dáta. Vlastník vybudoval svoju sieť, ale nedokáže využiť jej plnú kapacitu, tak sa rozhodne časť prenajať iným subjektom (širokej verejnosti) k používaniu. Zákazníci ju potom využívajú ku komunikácii, dátovým prenosom a podobne. Typickým prevádzkovateľom takýchto sietí sú telekomunikačné spoločnosti – Slovak Telecom, Orange.

·      Virtuálna privátna sieť – (Virtual private Network – VPN). Verejná dátová sieť môže byť pre zákazníka nedostačujúca, napr. v kapacite alebo rýchlosti. Ak poskytovateľ prenajme časť kapacity k výhradnému používaniu, nezdieľa sa  súbežne s inými zákazníkmi. Vyhradená časť sa z pohľadu zákazníka chová, akoby išlo o celkom samostatnú sieť – virtuálna. Sieť sa javí ako privátna LAN, hoci je postavená na verejnej sieti. Určitá prenosová kapacita potom slúži výhradne jednému subjektu. Vlastník a používateľ sú rozdielne subjekty. (napr. technológia Frame Relay – 4.sem Cisco)

·      VAN (Value Added Network), VAS(Value Added Service) – do existujúcej siete pridáva nejakú atraktívnu hodnotu s cieľom zaujať ľudí- e-mail, www-čiže prenajmeme si sieť, pridáme do nej službu a prenajímame.

 

1.4.       Použité prenosové techniky

Aby sa jednotlivé informácie dostali od zdroja do správneho cieľa, je potrebné určiť cestu, kadiaľ pôjdu. Používajú sa rôzne techniky prepínania:

·      Prepínanie okruhov (Circuit Switching) – siete telefónne tu boli skôr ako počítačové. Ich prvotným účelom bol prenos hlasu a nie dát. Princíp na ktorých dodnes funguje telefónna sieť, je označovaný ako prepínanie okruhov. Každý účastník má vyhradený prenosový kanál o určitej kapacite (frekvenčné podpásmo 4 KHz). Pred samotnou komunikáciou sa vytvorí cesta, ktorou pôjdu všetky informácie. Každá časť dát pôjde rovnakou cestou. Nevýhodou je, že v jednom uzle môže naraz existovať len jedna takáto cesta (ak nie je funkčná, Internet nejde). Prenos prebieha v reálnom čase a je to prenos so spojením (klasické analógové hovory, ISDN). K tejto jednoduchej komunikácii nie je potrebný žiadny komunikačný protokol. Jednotlivé hovory sú prepájané cez prepojovacie ústredne, (v min. analógové, relé, dnes digitálne). Pre prenos dát dosahuje najvyššie rýchlosti 64Kb/s pri ISDN a rýchlosť sa nedá ďalej zvyšovať kvôli ústredniam. Prepínaniu okruhov zodpovedá multiplexovanie FDM (Frequency Division Multiplexing).

·      Prepínanie paketov (Packet switching) – prenášané dáta sa delia na bloky označované ako pakety. Jednotlivé pakety môžu ísť od zdroja k cieľu  rôznymi cestami a v rôznom čase. Prenášajú ich smerovače (routre), ktoré podľa rôznych parametrov siete vyberú vždy najlepšiu cestu. Jednotlivé časti nemusia cestovať rovnakou cestou a ani prísť v správnom poradí. Preto musí byť každý paket presne identifikovaný od koho a kam smeruje, aby sa dal v cieli poskladať (IP adresy). To už si vyžaduje prenosový protokol, ktorý by paketový prenos definoval (IP protokol pre TCP/IP siete, IPX pre Novell, AppleTalk pre Macintosh). Prenos nemusí byť v reálnom čase a je bez spojenia (mail). Dnes sa najčastejšie využíva. Prepínaniu paketov zodpovedá multiplexovanie TDM (Time Division Multiplexing).

  • Prepínanie rámcov – pred komunikáciou je zriadený virtuálny okruh. Časti dát potom cestujú týmto jedným okruhom. Takýchto okruhov môže na jednom uzle existovať viacero.
    Napr. technológia Frame Relay – prepája na 2. vrstve OSI modelu, je to rýchlejšie, nehľadá sa cesta, ako na 3. vrstve.
  • Prepínanie buniek – Cell Relay – prepína bunky konštantnej dĺžky – 53B, 48 dáta + 5B hlavička, technológia ATM.

1.5.       Typ média

Na postavenie siete požívame nasledovné médiá (káble):

  • Medené – koaxiálny kábel
    krútená dvojlinka (Twisted Pair)
  • Optické –  single a multi mód (Fiber)
    RONJA-laser
  • Vzduch –  IrDA
    Bluetooth
    rádiové spojenie
    satelitné spojenie
    WiFi

1.6.       Topológia siete

Topológia siete sa delí na fyzickúlogickú. Fyzická ukazuje, ako sú jednotlivé uzly siete fyzicky spojené komunikačným médiom. Poznáme viacero druhov a každá má svoje výhody a nevýhody:

  • Zbernica (Bus) – najstaršia, dnes už málo používaná, používa sa koaxiálny kábel, (tenký, hrubý). Všetky počítače sú pripojené na jedno spoločné komunikačné médium. Ak na zbernicu jeden vysiela, všetky uzly to vidia, prijímajú. Typické pre staršie technológie Ethernetu 10BASE2 a 10BASE5. Vodič zdieľajú všetci užívatelia. Ak vysielajú viacerí naraz, vznikajú kolízie, ktoré sa riešia metódou CSMA/CD. Počet počítačov a repeatrov (predlžujú sieť) v sieti je limitovaný a riadi sa pravidlom 5-4-3.

Výhody – je to lacné, ľahká manipulácia, minie sa málo kábla

Nevýhody – ťažko sa pripája nový užívateľ, lebo ostatní sú pri tom odpojení. Problematicky sa hľadá chyba v sieti.

Počítačové siete - delenie

 

  • Hviezda (Star), rozšírená hviezda (Extended Star), strom (Tree) – vyvinuli sa zo zbernicovej topológie. Používa sa pre krútenú dvojlinku, optické vodiče a WiFi. Dnes sú najčastejšie používané. Centrálny prvok (Hub-opakovač) nahrádza zbernicu, čo mu príde na vstupný port, rozpošle na všetky výstupné porty. Ak sa používa Hub, platí aj tu pravidlo 5-4-3, pretože vznikajú kolízie. Hub je postupne nahrádzaný prepínačom (Switch), ktorý filtruje prichádzajúce dáta podľa MAC adries. Dáta idú len tomu, komu sú určené, nie všetkým. Kolízie tu už nevznikajú.

Výhody – ľahké pripojenie ďalšieho užívateľa, ľahká detekcia chýb, poruchy neovplyvnia ostatné počítače v sieti, možnosť použitia štruktúrovanej kabeláže (Rack, Patch Panel, lišty).

Nevýhody – viac kábla, pri výpadku centrálneho prvku je nefunkčná celá sieť.

Počítačové siete - delenie

  • Každý s každým (Mesh) – môže byť úplná (každý s každým má link, spojenie), alebo neúplná. Úplná je príliš drahá, ale tu nevznikajú kolízie, pretože médium sa nezdieľa. Pri 5 PC prepojených úplnou technológiou Mesh vzniká 10 spojov, pri 10 PC vzniká 45 spojov. Neúplná je ekonomickejšia (vynechajú sa spojenia, ktoré sa používajú málo alebo vôbec – ale musia sa použiť protokoly, ktoré vedia nájsť najlepšiu, t.j. najrýchlejšiu a najlacnejšiu cestu a reagovať na poruchy uzlov a liniek). Používa sa vo WAN technológiách (ISP), majú dokonca aj duplicitné linky medzi dvoma uzlami (rýchlosť, bezpečnosť, záložná linka). Pri technológii Frame Relay vznikajú virtuálne kanály, akoby bol prepojený každý s každým.

 

 Počítačové siete - delenie

.

 

  • Kruh (Ring) – používala sa v LAN sieťach typu Token Ring. Fyzicky aj táto topológia bola typu Star, v strede bol Hub typu Token Ring, ktorý postupne prideľoval médium jednotlivým staniciam.

 Počítačové siete - delenie

V praxi nie je možné spojiť každú komunikujúcu dvojicu osobitným káblom (pri sieti s 10 počítačmi by sme potrebovali 45 káblov, aby sme prepojili „každého s každým“). Preto sú stanice vzájomne prepojené spoločným médiom, o ktoré sa medzi sebou musia pri vysielaní dát deliť. A aby pri tomto „delení sa“ o médium nevznikol chaos, musí existovať nejaký poriadok, ktorým sa stanice budú riadiť. Tento poriadok sa nazýva logická topológia, alebo aj prístupová metóda.

Logická topológia rieši, ako jednotlivé uzly pristupujú k spoločnému, zdieľanému médiu:

  • Broadcast (vysielanie všetkým) – typická pre LAN technológiu Ethernet, kto začne prvý vysielať, ten vysiela všetkým. Vyžaduje jednoduchší protokol, sú tu kolízie, ktoré sa riešia metódou CSMA/CD.
  • Token Passing (posúvanie Tokenu) – typická pre LAN technológiu Token Ring. V sieti sa posúval špeciálny rámec, tzv. Token. Kto ho mal, mohol vysielať. Bolo presne určené, kto kedy vysiela, čiže nevznikali kolízie. Nevýhodou bola rýchlosť, dosahovala max. 4-16Mb/s. Linky boli väčšinou dvojité kvôli spoľahlivosti. Sieťové prvky (NIC, Hub) boli drahšie ako pre Ethernet. Dnes sa už nepoužívajú.

 


Ako bude reklama vypadať?
-
Chcete tu reklamu len za 50 CZK?
Zobraziť formulár pre nákup

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *