Projekt DIGIT – digitalizace výuky na ISŠTE Sokolov III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_1_3_04 Název vzdělávacího materiálu Hardware počítačových sítí Jméno autora Ing. Bulka Josef Tematická oblast Počítačové sítě a internet Vzdělávací obor Všechny obory školy Předmět Informační a komunikační technologie Ročník 1. a 2. Rozvíjené klíčové kompetence Kompetence k učení, řešení problému, komunikativní, pracovní, personální, sociální. Průřezové téma Informační a komunikační technologie, Člověk a svět práce, Člověk a životní prostředí, Občan v demokratické společnosti. EU peníze školám“ Projekt DIGIT – digitalizace výuky na ISŠTE Sokolov reg.č. CZ.1.07/1.5.00/34.0496

Použitá literatura a zdroje Internet – Wikipedia Časový harmonogram 1 vyučovací hodina Použitá literatura a zdroje Internet – Wikipedia Klimeš, Skalka, Lovászová, Švec, Informatika pro maturanty a zájemce o studium na vysokých školách. ISBN978-80-89132-71-3 Pomůcky a prostředky Dataprojektor, výpočetní technika, názorné pomůcky a díly hardware z oblasti výpočetní techniky. Anotace Problematika počítačové gramotnosti, pojmy informační a komunikační technologie (ICT). Způsob využití výukového materiálu ve výuce Výklad a cvičení. Opakování a domácí příprava žáků na vyučování. Datum (období) vytvoření vzdělávacího materiálu Září 2012 Tento výukový materiál je plně v souladu s Autorským zákonem ( jsou zde dodržována všechna autorská práva). Pokud není uvedeno jinak, autorem textů a obrázků je Ing. Josef Bulka

Hardware počítačových sítí Ing. Bulka Josef

Mezi technické (hardwarové) prvky sítě můžeme zařadit následující prvky: Pasivní prvky – zajišťují pouze přenos dat – patří sem kabely, konektory, ukončovací prvky (terminátory). Aktivní prvky – ty, které přenášená data zesilují, převádějí, nebo filtrují pro zajištění bezchybného odesílání paketů v počítačové síti.

Pasivní prvky

Trocha historie Koaxiální kabel Tvořil jej vnitřní vodič (měděný nebo postříbřený), kolem kterého je nanesena izolující vrstva dielektrika. Na ní je naneseno vodivé opletení (stínění), které je překryto další izolující vrstvou (vnějším pláštěm). Koaxiální kabel byl zakončen BNC konektorem, který se zasunuje do T konektoru a do síťové karty. Používali se pro sběrnicovou topologii sítě, kde rychlost přenášených dat byla 10 Mb/s. Vlnová impedance kabelu byla 50 Ω. Označení RG-59.

Obr 2.BNC-konektor (autor Cmpter) Obr 1. Kabel RG-59 А: plášť B: vodivé opletení C: dielektrikum D: vnitřní vodič Obr 3. BNC-T konektor (autor Usuario:Barcex)

Kroucená dvoulinka (twisted pair cable - TP cable) Je tvořena páry vodičů, které jsou po své délce pravidelným způsobem zkrouceny (anglicky: twisted pair). Kroucení vodičů zlepšuje elektrické vlastnosti kabelu. Minimalizuje rušení mezi jednotlivými páry vodičů a snižuje se interakce mezi dvoulinkou a jejím okolím. Druhy TP kabelů: UTP – (Unshielded Twisted Pair) – nestíněná dvoulinka STP, FTP – stíněná dvoulinka, všechny nebo jednotlivé páry

Obr.5 - FTP Kabel Obr.4 - UTP kabel Obr.6 - STP Kabel

Kabel je zakončen konektorem RJ 45 Kabel je zakončen konektorem RJ 45. Slouží k přímému propojení 2 počítačů, k propojení více počítačů je potřeba aktivní síťový prvek (switch). Obr.7 – Koncovka RJ45 Obr.8 – zásuvka pro kabel UTP

Pro montáž konektorů RJ 45 se používají k nasazování (nalisování) konektorů na konec kabelu (krimpování) kleště, pro montáž kabelů do zásuvek narážecí nůž Obr.10 Narážecí nůž pro montáž zásuvek Obr.9 – Krimpovací kleště (autor Appaloosa)

Optický kabel (fiber optic cable) Je založen na odlišném principu než předešlé kabely. Data nejsou přenášená jako elektrické impulsy v kovových vodičích, ale světelnými impulsy v optických vláknech (křemičité sklo, plast). Optické kabely dosahují mnohonásobně vyšších přenosových rychlostí než kabely s metalickým jádrem (koaxiální kabel, kroucená dvoulinka). Existují dva druhy optických kabelů, které se liší způsobem vedení paprsku ve vlákně: mnohovidová vlákna (Multi-mode) jednovidová vlákna (Single-mode)

Obr.11 – Vedení paprsku v optickém kabelu (autor Mrzeon) Obr.12 – Mnohavidový optický kabel (autor Klaus Lischewski)

Aktivní prvky

Síťové karty (NIC – network interface cards) Rozhraní zajišťující přenos dat z počítače do sítě a naopak podle pravidel daných síťovými standardy (přístupová metoda, síťový protokol). Technicky mohou být řešeny pro koaxiální kabel a BNC konektor, kroucenou dvoulinku (UTP, STP), bezdrátové rozhraní ( pro kmitočet 2.4 GHz nebo 5 GHz) nebo optický kabel. Obr.11 – Síťová karta

Opakovač (repeater) Je jednoduchý aktivní síťový prvek. Jeho úkolem je přijímat poškozený signál a opravený, zesílený a správně časovaný jej poslat dále. Umožňuje zvýšit dosah přenosového kanálu bez ztráty kvality a obsahu signálu. Nedokáže filtrovat data (pakety), proto je rozesílá všem počítačovým stanicím v dané síti.

Rozbočovač (Hub, Koncentrátor) Rozbočovač funguje na principu opakovače, veškerá data která přicházející od jednoho koncového uzlu, okamžitě rozesílá všem ostatním zařízením. U větších dochází ke zbytečnému přetěžování těch zařízení, kterým data ve skutečnosti nejsou určena.

Přepínač (Switch) Switch je velmi podobný rozbočovači (HUBu) s tím rozdílem, že se chová jako „inteligentní“ HUB. Analyzuje pakety a posílá je do té větve sítě, kde se nachází cílová adresa (filtrace paketů podle MAC adresy). Tím dochází k menšímu zatížení daného segmentu sítě, než v případě použití rozbočovačů. Switch může plnit funkci tzv. mostu (bridge). Dokáže fyzicky propojit několik částí (segmentů), lokální (místní) sítě a řídit komunikaci mezi nimi.

Směrovač (Router) Směrovač je zařízení, které provádí směrování paketů v rozlehlé síti WAN (např. při připojení k internetu). Propojuje počítače lokální sítě s počítači, které se nacházejí v jiných sítích. Pracuje s logickými IP adresami (IP4 nebo IP6). Obsahuje tzv. směrovací (routovací) tabulku, ve které jsou zaznamenané informace o dalších směrovačích, které přísluší jiným sítím. Pro každý příchozí paket najde ve směrovací tabulce podle IP adresy cílové sítě informaci o tom, kterému sousednímu směrovači má paket odeslat.

Ukázka směrování paketů z počítačů sítě LAN do ostatních sítí včetně Internetu

Přístupový bod (Access point - AP) Přístupový bod komunikuje s bezdrátovými zařízeními, zabezpečuje směřování paketů mezi bezdrátovými zařízeními a také mezi kabelovou sítí. Přístup k AP může být zabezpečen pomocí filtrace MAC adres síťových zařízení, snažících se o připojení nebo přístupového klíče atd. Obr.12 – Přístupový bod

Pracovní list

Zadání 1 Zjistěte a nakreslete obecné schéma s jakou adresou pracuje Switch nebo HUB a vysvětlete rozdíl mezi nimi. Zadání 2 Zjistěte a nakreslete obecné schéma s jakou adresou pracuje Směrovač (Router) a vysvětlete pojem IP4 a IP6. Pokuste se zjistit pomocí příkazu ipconfig a tracert v režimu příkazového řádku vaši IP adresu a cestu na server seznam.cz.

Test a ověření znalostí

Na obrázku je: optický konektor konektor RJ 11 BNC konektor konektor RJ 45 pro UTP Koncentrátor/rozbočovač (hub) je: zařízení, které propojuje dvě nebo více lokálních počítačových sítí hardwarové zařízení využívané zejména na propojení rozlehlých počítačových sítí víceportový opakovač, který představuje hardwarové zařízení rozesílající údaje do všech připojených zařízení

Přepínač (switch) je: inteligentní rozbočovač, který přijatý signál neposílá na všechny připojené uzly počítačové sítě hardwarové zařízení používané v počítačové síti na zesílení signálu hardwarové zařízení využívané zejména na propojení rozlehlých počítačových sítí Opakovač (repeater) je:

Mezi technologie bezdrátových sítí patří ? (více správných odpovědí): Wireless LAN, Wi-Fi koaxiální kabel optické vlákno satelitní připojení 2G (GSM), 3G (GPRS, EDGE, UMTS), 4G (WiMAX) Směrovač (router) je: hardwarové zařízení využívané zejména na propojení rozlehlých počítačových sítí zařízení, které propojuje dvě nebo více lokálních počítačových sítí víceportový opakovač, který představuje hardwarové zařízení rozesílající údaje do všech připojených zařízení

Odkazy a použitá literatura: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/24/WAFIZ12.JPG http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/73/RG-59.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c4/BNC_T-Connector.jpg/120px-BNC_T-Connector.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cb/UTP_cable.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ef/STP-cable.svg/487px-STP-cable.svg.png http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/20/FTP_cable2.jpg

http://upload. wikimedia http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f3/RJ-45_female_unshielded.jpg/687px-RJ-45_female_unshielded.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/05/CrimpZangeRJ.jpg/800px-CrimpZangeRJ.jpg http://www.it.cz/doc/img/sws/293917.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0e/Optical_fiber_types.svg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/LWL-Kabel.jpg/120px-LWL-Kabel.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/Ethernet_pci_card.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e0/Wireless_access_point.jpg/800px-Wireless_access_point.jpg

Klimeš, Skalka, Lovászová, Švec, Informatika pro maturanty a zájemce o studium na vysokých školách. ISBN978-80-89132-71-3 Jiří Plášil, PC pro školy, nakladatelství KOPP, České Budějovice, 2003. ISBN 80-7232-206-0 Horst Jansen – Heinrich Rotter a kolektiv, Informační a komunikační technika, Europa – Sobotáles, Praha 2004.