19. Počítačové sítě

Počítačové sítě je označení pro technické prostředky, které realizují spojení a výměnu informací mezi počítači. Historie, topologie, rozdělení a hardware počítačových sítí. Jak zavést doma internet/počítačovou síť.

Předchozí okruh: 18. Multimédia a práce s nimi

Historie počítačových sítí

• počátky po 2. světové válce (50. léta 20. století)
• SAGE: 50. léta minulého století, americký vojenský radarový systém, jehož úkolem bylo vytvářet jednotný obraz vzdušného prostoru na rozlehlém území
• OGAS: sovětský projekt vznikl v roce 1959 s cílem vytvořit celoevropskou informační síť podobnou dnešnímu internetu
• SABRE: vznik roku 1960, rezervační systém amerických aerolinek
• ARPANET
  • vznik roku 1969 financován agenturou ministerstva obrany USA, původně pouze experimentální síť měla ověřit fungování systému při využití přepojování paketů
  • síť neměla mít žádnou centrální složku, aby fungovala i v momentě, kdy by některé její části byly zničeny
  • cílem bylo mimo jiné umožnit vzdálený přístup k nejvýkonnějším počítačům té doby, základem ARPANETu byly počítače na čtyřech amerických univerzitách
  • síť odpojena 1990
• Ethernet
  • vyvinut v letech 1972–1975 v laboratořích Xeroxu
  • první verze Ethernetu používaly pro šíření signálu koaxiální kabel, ke kterému mohlo být připojeno až několik desítek počítačů a pracovala s přenosovou rychlostí 2,94 Mbit/s
  • díky jednoduchosti je od roku 1990 nejpoužívanější drátovou technologií pro lokální sítě
  • dnes je běžná přenosová rychlost ethernetu 100 Mbit/s
• ARCNET
  • vyvinut společností Datapoint v roce 1976
  • cílem bylo najít alternativu k výkonným a drahým sálovým
  • koncem sedmdesátých let bylo v provozu přes deset tisíc sítí postavených na protokolu ARCnet
  • časem vytlačen Ethernetem
• Internet
  • celosvětový systém propojených počítačových sítí
  • rozvoj od 80. a 90. let 20. století díky službě www

Rozlehlost počítačových sítí

• PAN (personal area network)
  • často dočasné sítě vytvořené nejčastěji bezdrátově (např. bluetooth) pro výměnu dat např. mezi dvěma telefony
  • velice malá počítačová síť používaná pro propojení osobních
    elektronických zařízení jako jsou mobilní telefony, notebooky
• LAN (local area network)
  • dosah desítky až stovky metrů, zpravidla síť spojující uzly v rámci jedné budovy nebo několika blízkých budov, např. ethernet
  • výhody: vysoká rychlost, sdílení souborů, bezpečnost, bezplatné připojení do sítě
  • nevýhody: náročnost na hardware, nutný síťový správce
• MAN/CAN (metropolitan/campus area network)
  • městské, univerzitní sítě propojující lokální sítě v zástavbě
  • propojení více LAN sítí vysokorychlostním optickým spojením
• WAN (wide area network)
  • nejrozsáhlejší, celosvětový dosah, spojuje LAN a MAN sítě
  • např. Internet
  • využití zejména pro komunikaci a přenos informací
  • výhody: rozsah, nenáročnost na hardware, není potřeba síťový správce
  • nevýhody: nižší rychlost a bezpečnost

Vlastnictví počítačových sítí

• veřejné sítě
• privátní sítě
  • obvykle domácí a podnikové lokální sítě
• virtuální privátní síť (VPN)
  • umožňuje propojení počítačů prostřednictvím veřejné (nedůvěryhodné) počítačové sítě
  • propojené počítače tak budou spolu komunikovat jako kdyby byly propojeny v rámci jediné uzavřené privátní (a tedy důvěryhodné) sítě

Vzájemné postavení počítačů v síti

• peer-to-peer
  • počítače v sítí jsou si rovny
  • každý počítač služby poskytuje i využívá
  • např. kryptoměny
• server-client
  • server poskytuje služby
  • client využívá služby
  • např. bankovní servery

Typy připojení k sítí

• drátové
  • metalické
  • optické
• bezdrátové
  • infračervené (dnes už téměř nepoužívané)
  • rádiové
  • bluetooth
  • wi-fi

Topologie počítačových sítí

• logická topologie (odráží přístup k vysílacímu právu)
  • sběrnice (ethernet)
    • vysílat může kdokoliv, všechny ostatní počítače v síti nepřetržitě kontrolují, zda nejsou vysílaná data určená pro ně
    • při vysokém provozu dochází ke geometrickému růstu počtu kolizí a propustnost sítě klesá
  • kruh (token ring)
    • vysílat může v danou chvíli jen jeden počítač
    • výhody: garantovaný přístup k vysílacímu právu, nedochází ke kolizím

• fyzická topologie (odráží zapojení kabelů)
  • sběrnice
    • kabel prochází kolem všech počítačů, nerozvětvuje se
    • koaxiální kabel, BMC, na konci terminátor
    • např. Ethernet s koaxiálním kabelem
    • výhody: snadná rozšířitelnost, nízké náklady
    • nevýhody: při poruše spadne celá síť
  • hvězda
    • všechny počítače připojeny k aktivnímu prvku
    • kroucená dvojlinka (UTP/STP), konektor RJ45
    • např. Ethernet s kroucenou dvojlinkou
    • výhody: při výpadku spadne pouze jeden počítač, vyšší rychlost
    • nevýhody: vysoké náklady
  • kruh
    • používá se společně s logickým kruhem
    • spojení uzavřeno propojením obou konců sběrnice
    • výhody: pakety se posílají jedním směrem, nedochází ke kolizím, vysoká propustnost
    • nevýhody: při přerušení kruhu vypadne celá síť, při přidání počítače do sítě je nutné ji rozpojit, pakety musí postupně projít všemi uzly sítě
  • strom
    • rozsáhlá sít, vzniká spojením několik hvězd
    • výhody: pokud selže jeden aktivní síťový prvek, ostatní části sítě budou dále fungovat
    • nevýhody: složitost

Hardware počítačové sítě

• síťová karta
  • umožňuje zařízení připojit se k síti
  • většinou integrována na základní desce

• aktivní prvky počítačové sítě
  • acces point (přístupový bod)
    • zprostředkuje připojení k síti
  • repeater (opakovač)
    • prodlužuje dosah sítě, signál rozpozná, zpracuje a pošle dál
  • hub (rozbočovač)
    • rozbočuje signál do více směrů
    • když dva komunikují, třetí nemůže vysílat
    • nahrazen chytřejšími přepínači
  • switch (přepínač)
    • posílá signál jenom do těch směrů, do kterých je to potřeba, zatímco hub do všech
    • spojuje počítače v sítí
    • když dva komunikují, třetí může vysílat
  • router (směřovač)
    • spojuje sítě
    • umí rozdělovat provoz v síti a řídit ho
    • nezaměňovat s domácím routerem, což je kombinace access pointu, routeru a switche
  • bridge, gateaway
    • dokáží posílat pakety i mezi různorodými sítěmi
  • modem
    • převod pro jiný druh vedení (analogový/digitální) sítě (kabelová TV, telefonní dráty)
    • modulace a demodulace

• pasivní prvky počítačové sítě
  • přenosová média (kabely, konektory,…)
    • koaxiální kabel + BNC konektor, terminátor
    • kroucená dvojlinka + RJ45 konektor
    • optický kabel: vede světlo, vysoká rychlost, až 10 km, nepodléhá rušení
  • patch panely
    • v panelech se zakončují kabely a všechny data která proudí ze zapojených kabelů se dostanou do jednoho, který vyvádí veškeré data z patch panelu dál
  • racky
    • skříň, do které se sbíhá kabeláž, a kde se zakončuje do sítových prvků nebo do serverů, zjednodušuje a zpřehledňuje tak montáž

Typy serverů v síti

1. webový server: poskytuje službu www
2. tiskový server: obsluhuje frontu tiskáren
3. FTP (souborový) server: slouží pro službu FTP (file tranfer protocol)
4. emailový server: spravuje emaily
5. SNTP server: přiděluje IP adresy
6. server DNS: realizuje hierarchický systém jmén domén a počítačů v síti

Následující okruh: 20. Služby Internetu